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淺談國土資源部限制使用 礦井提升直流電機的解決方案

2017-12-19 11:02:47 劉家毅 銷售管理中心 點擊數:

一、引言

    礦用提升機是礦山的重要設備之一,是聯系井下與地面的主要運輸工具,主要用于煤礦、金屬礦和非金屬礦中提升煤炭、礦石、升降人員、下放材料、工具和設備等。而提升機電控裝置的技術性能,直接影響礦山生產的效率及安全,又代表著礦井提升機發展的整體水平。因此,要求礦井提升機拖動系統具有安全可靠、運行高效且定位準確的能力。

    為促進礦產資源的節約與綜合利用,加快轉變資源利用方式和礦業發展方式,國土資源部于2014年12月26日發布了國土資發〔2014〕176號文件《礦產資源節約與綜合利用鼓勵、限制和淘汰技術目錄》,文件中明確規定了限制使用礦井提升直流電機,原因是礦井提升電機直流調速系統結構復雜,維修費用高,電機結構較交流電機復雜,能耗高等缺點。目前僅允許在小型礦山使用,并逐步淘汰。

二、直流電控的解決方案

    由于直流電動機有優良的控制性能,其機械特性好。此外,直流電動機還有起動轉矩大、調速性能好、調速范圍廣、無極調速、動態特性好等特點,所以在很長時間里被大量應用。但直流電控也具有以下缺點:1)直流電動機的結構復雜,成本高,并且直流電機電刷和換向器的滑動接觸造成了機械磨損和火花,使直流電動機的故障多、可靠性低、壽命短、保養維護工作量大。2)直流電控設備種類多有高低壓開關柜、整流變壓器、勵磁變壓器、直流調速柜、勵磁調節柜、主控制臺、平波電抗器、直流快開等,占地面積大,結構復雜,故障環節多。3)直流電機多采用外置勵磁,勵磁回路的供電非常關鍵,因為直流電動機不能弱磁,一旦弱磁,電動機速度會升高,轉速高于電動機的額定速度,有可能造成飛車,帶來安全隱患。

    直流電動機正是因為存在以上這些缺點,所以國土資源部才下發了限制使用直流電動機的規定,但是有什么辦法能解決既不使用直流電動機,又能達到直流電動機控制系統具有的機械特性硬、啟動力矩大、調速性能好的優點呢?答案是采用提升機交流高壓變頻電控系統。

    隨著高壓變頻技術和自動控制技術的成熟和發展,改變提升機電控系統原有的調速方式已成為可能。焦作華飛電子電器股份有限公司是專業的提升機電控生產廠家,是國家級高新技術企業,是國內最早將矢量控制型四象限高壓變頻器應用到礦井提升機上的廠家。華飛公司生產的GBP系列高壓變頻器采用功率單元串聯、疊波升壓技術,是當今高壓變頻器的成熟技術,具有很高的可靠性。

    華飛公司生產的高壓變頻器電壓等級有3kV、6kV或10kV,單機功率最大為5000kW。該系統采用了具有AFE活躍前端能量回饋特性的四象限變頻器,直接驅動鼠籠電動機,具有類似或優于直流電動機的優良機械特性,不僅提升工藝過程優良,具有啟動力矩大,過載能力強、調速范圍寬等優點,而且節能效果顯著,使得整機效率大大提高,逐漸成為現代化礦井提升機電控的新型替代產品。高壓變頻電控具有以下特點:1)設備數量少,只需要主控制柜、高壓變頻柜、高壓開關柜和低壓電源柜,設備配置簡單,占地面積小。2)采用交流電動機,結構簡單,運行可靠,維護量少,維護簡單,價格低廉。3)機械特性好,具有很強的過載能力,能保證低速滿負荷提升。4)系統啟動平穩,無沖擊,降低了電機的噪音和故障率,實現系統的軟啟動,軟停止。5)節能效果明顯,大大降低了用電量,節約了運輸設備對電能的損耗。6)高壓變頻器諧波畸變(包括電壓和電流)小,滿足國家諧波抑制標準,不影響同一電網上其它設備的正常運行。因此采用提升機高壓變頻電控完全可以取代直流電控。

三、現場應用案例

    華飛公司自2005年第一套提升機高壓變頻電控投運以來,經過了十余年的發展,目前已有數百套電控在現場運行。高壓變頻電控既可以用于老交流電控的改造,也可以用于新礦井安裝。

1、應用案例一:

    山西中陽榮欣焦化有限公司是保利能源公司山西分公司旗下的子公司,榮欣公司高家莊煤礦屬于山西省煤炭主體企業,設計年產300萬噸,服務年限為60年。高家莊礦主井提升機現場有兩臺電動機進行驅動,電動機型號為YR560-10,功率為2×630kW,電壓6000V,屬于交流繞線式電機轉子串電阻調速方式,由于此類電控具有調速方式效率低、調速精度差、穩定性低、耗能大、啟動電流沖擊大等問題,將逐漸被淘汰。改造時將現有的電機轉子串電阻調速改為定子側高壓變頻調速,將電機轉子短接,高壓變頻器向電機定子送電,達到變頻調速的效果。系統設備配置圖如下:

設備配置圖 

2、應用案例二:

銅輝礦業公司位于新疆喀什地區伽師縣西克爾鎮拜什塔木,由山東招金礦業股份有限公司控股。銅輝礦業西風井提升機使用的是交流繞線式電機轉子串電阻調速方式,電機型號為YR630-8,功率為630kW,電壓AC10kV,供電電源為雙回路,電壓為10kV。由于此類電控存在著功率因數低、調速性能差、能耗大及可靠性差等的缺點,實現不了理想的控制效果,因此需要進行改造。

本系統改造時,保留了原有交流串電阻電控系統,新增一套高壓變頻電控,正常提升時采用高壓變頻電控,老系統作為備用,兩套系統的切換時間不超過5分鐘,大大提高了系統的可靠性。系統設備配置圖如下:


設備配置圖 

3、應用案例三

當現場電動機的功率比較小時,如果采用高壓變頻電控則價位有些高,改造的時候,采用提升機低壓變頻電控也是不錯的選擇。

漂塘鎢礦位于贛州大余縣境內,隸屬于江西鎢業集團有限公司。礦山于1954年建礦,是以鎢、錫、鉬精礦為主產品的國有中型有色金屬采選企業。礦山采選技術裝備、勞動生產率、資源的綜合利用水平居目前國內同類礦山領先水平,年采掘能力達60萬噸,年鎢產出能力達1400噸?,F場盲立井的電動機型號為JR137-8,額定功率為210kW,電壓為380V,電流398A,轉速730r/min,現場采用一套提升機四象限低壓變頻電控。系統設備配置圖如下:

設備配置圖

四、總評

華飛公司生產的提升機高壓變頻電控以其技術先進、性能穩定、安全可靠、節能環保、機械特性好、啟動力矩大、調速連續平穩等顯著優點,提高了礦井提升系統的安全性和可靠性,為礦方帶來了可觀的經濟效益和社會效益,深受用戶好評。提升機高壓變頻電控同樣具有直流電控的優點,因此采用提升機高壓變頻電控取代直流電控是非常切實可行的方案。 

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