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G7变频器在大倾角煤层电牵引采煤机中的应用 沈宏飞,秦亮 天地科技股份有限公司 上海分公司,上海200030 摘 要 针对采用G7变频器的电牵引采煤机在大倾角煤层使用时存在泵升电压过高和制动器 控制问题,分析了通过外接制动电阻、 能量再生单元和使用制动器控制功能块解决上述问题的过 程,提出能量再生单元技术。经实测收到较好的效果。 关键词 泵升电压;制动单元;能量再生单元;制动器 中图分类号 T M344. 6 文献标识码B 文章编号 1001 - 0874200802 - 0083 - 02 Application of G7 Frequency Converter to ElectricalHaulage Shearer on Steep Seam SHEN Hong2fei, Q IN L iang ShanghaiBranch of Tiandi Science braking unit; energy regenerative unit; brake 1 问题的提出 目前,我国煤矿的电牵引采煤机广泛应用日本 YASKAWA公司生产的G7变频器,但当采煤机在煤 层倾角达到25 ～60 的大倾角煤层工作时,会出现 如下两个问题 1泵升电压过高 当采煤机沿工作面下行时,由采煤机自重产生 的势能将使牵引电机工作在发电状态,此时电能经 变频器内部二极管整流后,将会导致变频器的直流 母线泵升电压过高,影响机器正常运行。 2制动器控制问题 大倾角煤层采煤机必须加装制动器以防止停机 状态时整机下滑,但是制动器的“ 抱闸 ” 、 “ 松闸 ” 控 制必须和变频器的运行指令严密配合,这样才能实 现采煤机的平滑启动和停止。 为使变频器能在大倾角电牵引采煤机得到更好 的应用,认真解决上述问题值得重视。 2 变频器直流母线泵升电压的抑制 1直流母线侧接制动单元 变频器直流母线侧接制动单元如图1所示。从 图中可知,当直流母线电压大于730V,对应AC电 压440V时,DB导通,则多余电能经制动电阻BR转 化为热能消耗在BR上。这种方式适用于煤层倾角 在25 ～45之间的工作环境。急倾斜煤层大于45 时,若采煤机下行时,牵引电机将会连续工作在发电 状态,制动电阻则将会因长时间发热而导致烧毁。 2直流母线侧接能量再生单元 对于煤层倾角在45 ～60 之间的急倾斜煤层, 必须使用能够适应连续工作的能量再生单元。由上 述分析可知,采用制动单元抑制泵升电压的方式,主 要是将由势能产生的电能转化为热能后消耗在制动 电阻上,这是一种不经济的方式,而能量再生单元则 是将这部分电能回馈电网,故从节能的角度看,使用 能量再生单元也是一种更好的选择。图2便是 YASKAWA公司的RC5能量再生单元原理图。图3 382008年第2期煤 矿 机 电 为RC5工作时序图。 图1 直流母线接制动单元原理图 图2 直流母线接能量再生单元原理图 图3 RC5工作时序图 从图3可知,能量再生单元RC5在运行过程 中,当检测到直流母线电压升至Level 1时,便处于 逆变状态,将直流母线电压逆变成380V /50Hz的工 频电反馈回电网;当直流母线电压降至Level 2时, RC5在1s的延时时间内平缓的退出逆变状态而回 到检测状态。 3 G7变频器的制动器控制功能块 通过G7变频器内置的制动器控制功能块,并 设定相关参数后, G7便可以精确地控制制动器的 “ 松闸 ” 和“ 抱闸 ”,以便制动器和运行指令严密配 合。图4是G7运行与制动器控制的时序图。 1起动时序 为了防止采煤机下滑,起动时必须在确认保持 图4 变频器运行与制动器控制时序图 I OUT变频器输出电流; BDT抱闸动作延迟时间; FRF正转时抱闸松开频率; FRR反转时抱闸松开频率;BF抱闸延迟频率; BT抱闸延迟时间; IF正转时抱闸松开电流; IR反转时抱闸松开电流; FHF正转时抱闸关闭频率; FHR反转时抱闸关闭频率; HF滑落防止频率; HT滑落防止时间 负载所必要的力矩产生后,再释放抱闸。具体动作 说明 1 输入运行指令正转指令、 反转指令的任何 一个为闭时,变频器保持抱闸的吸合状态,加速到 抱闸延迟频率BF。 下转第87页 48 煤 矿 机 电 2008年第2期 入料的浓度和流量自动控制,降低了浓缩机低流煤 泥的粘度,为压滤机煤泥脱水创造良好的条件,滤饼 成型时间也有原来的60min缩短到40min,提高了 压滤机的工作效率。 表2 运行效果统计 项 目 溢流水 浓度/gL - 1 力矩 /Nm 滤饼成型 时间/min 非自动加药2月100. 2465 3月120. 2860 4月110. 2355 5月90. 2458 自动加药6月50. 0845 7月40. 0540 8月3038 9月4040 4 结论 试验证明,根据干煤泥量计算自动添加药剂量 的方法,能够满足生产的要求,节约成本。用超声法 代替射线法检测煤泥水的浓度完全能够实现,精度 较高,而且没有污染。在煤炭行业有较大的推广价 值。 参考文献 [1 ] 高平.水下散射式在线浊度测量仪[J ] .实用测试技术, 2001 5 [2 ] 黄佳,等.用于发硝生产中菌体浓度在线检测的超声波仪[J ]. 传感技术, 20029 [3 ] 苏明旭,蔡小舒.超细颗粒悬浊液中生衰减和声速的数值模拟 [J ].上海理工大学学报,20021 [4 ] 朱士明,等.提高声时测量精度的过零检测的数字平均法[J ]. 声学技术, 19909 [5 ] 苏明旭.颗粒两相介质中颗粒粒径及浓度的超声测量理论研 究[D ].上海上海理工大学, 2002 [6 ] Alba F,Crawley GM. HiggsD M J. Acoustic attenuation spectros2 copy particle sizing of high concentration dispersions [J ]. World Congress on Particle Technology, 19983 作者简介王卫东1978 - ,男,中国矿业大学北京在读博士研 究生。主要从事过程控制和相关内容的研究,发表论文3篇。 收稿日期 2004 - 11 - 03;责任编辑陶驰东 上接第84页 2 变频器在确认以下两个条件成立后,关闭抱 闸松开指令BR。抱闸松开指令BR为闭后,就 由外部的回路关闭抱闸松开确认BX。要注意的 是抱闸松开指令为闭的条件。 a.输出频率软启动输出3 抱闸松开频率 FRFFRR b.变频器输出电流抱闸松开电流IF IR 3 按抱闸延迟频率BF ,抱闸延迟时间BT 运行加速停止后,加速至设定频率。 2停止时序 停止时,为了防止滑落,在抱闸完全吸合前都要 有保持负载所必须的力矩。动作说明 1 输入停止指令正转指令,反转指令同时为 开时,变频器按设定的停止方式、 减速时间,减速 至滑落防止频率HF。 2 输出频率软启动输出在抱闸吸合频率 FHF,反转时是 FHR以下时,抱闸松开指令 BR 为开,根据外部回路,抱闸松开确认BX也为开。 3 按滑落频率HF ,滑落防止时间HT运行 减速停止后停止。 4 结语 通过分析研究,采用能量再生单元技术的G7 变频器不仅可以在四象限运行的新型电牵引采煤机 及大倾角煤层中应用,而且为急倾斜煤层的综采技 术提供了新的选择,给煤矿综采工艺带来了新的活 力。 参考文献 [1 ] 曾毅,等.变频调速控制系统的设计与维护第二版 [M ].山 东山东科学技术出版社,2002 作者简介沈宏飞1978 - ,男,助理工程师。2001年毕业于上海 应用技术学院自动化专业,现在天地科技股份有限公司上海分公司 从事检测及维护工作。 收稿日期 2007 - 11 - 09;责任编辑姚克 煤矿机电 杂志 欢迎投稿、 欢迎订阅、 欢迎投放广告 782008年第2期煤 矿 机 电