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8000B增强型变频器在卷扬机上的应用


工程机械新发展

2017年3月9日,济南市轨道交通R1线济南西站至演马庄西站区间左线盾构机顺利出洞,实现双线贯通。这标志着泉城新的交通新线路施工完成一个重大控制点。

图1 济南轨道交通R1线盾构机出洞庆祝仪式(图片引用自网络)

刚刚贯通的隧道,很快就可以进入后续安装施工(其实是边掘进边安装),真正是一条龙的流水作业。如今人们发现,修建地铁的速度是越来越快了。人们不禁要问,为何过去建造一条地铁动辄要10多年,如今却变得这样神速呢?

图2济南轨道交通R1线隧道(图片引用自网络)

这是因为现代科技在隧道工程方面有长足进展,提供了各种先进的施工利器,而且运用得越来越成熟可靠。其中就有高技术含量的盾构机的广泛运用。这使得过去高危险、高难度、低效率的隧道开凿施工变得较为安全和相对简便。盾构机可以实现掘进、支撑作用,并掩护后续排土、加固、衬砌的施工,可将地铁暗挖功效提高8到10倍。我国有企业通过消化吸收世界先进技术,已经开发和拥有完全自主知识产权的先进盾构机产品。

图3济南轨道交通施工盾构机(图片引用自网络)


传统卷扬机的控制调速方式

然而,在拥有如此先进的工程利器的同时,我们这样一个最大的发展中国家,还拥有大量老式的设备,它们并不会立即被时代淘汰。比如以下具有老式电气传动装置的卷扬机,也同样运用于济南轨道交通工地。

图4济南轨道交通R1线工地卷扬机(图片引用自网络)

卷扬机(又叫绞车)是由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。卷扬机分为手动卷扬机和电动卷扬机两种。现在以电动卷扬机为主。

电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成,共同安装在机架上。对安装就位或敏感的物料,能用较小速度。对一般卷扬机的工作要求是:启动速度慢、转矩大,加速平滑,停车平稳、准确。

图5具有老式电气传动装置的卷扬机示例(图片引用自网络)

传统的调速方式采用绕线转子异步电动机,通过集电环和碳刷在转子回路中串入若干段电阻,由接触器控制接入电阻的多少来控制转速。一般会配有凸轮开关和电阻箱用来切换速度档位。正反转控制多采用接触器换相和直接启动,有5-7倍于电机额定电流的冲击。

图6转子串级调速主回路示意图(图片引用自网络)


老式电气传动装置的卷扬机,其缺点有:

1、为串级调速方式,即在绕线转子中串入电阻,速度档位是阶跃式的,调速切换时对减速机齿轮、天轮、中轮、料车与斜桥导轨受到冲击力作用,从而使整机设备易损坏,钢丝绳加速疲劳。因此维修量大,检修费用高。

2、串级调速有范围小的缺点,减速后停车时仍有较高转速,对制动器和限位开关的调整精度要求高,且容易发生越位及掉道事故而影响生产。

3、串级调速,低速机械特性软,使得起动及减速时,尤其当电网电压下降时,力矩下降更厉害,转差率增大,严重时,料车无法启动。

4、能耗高,因为转速的降低是通过增加的转子电阻消耗能量来实现的,并且转速越低,机械特性越软,消耗在电阻中能量比例越大,在当今讲究节能降耗的大前提下,高能耗就成了这种调速方式显著的弱点。

5、串级调速的控制电路相当复杂,器件很多,导致制造安装复杂,故障率高,维护成本高。


卷扬机变频改造及其效果


针对济南轨道交通现场某工程公司的卷扬机电动传动系统,三晶电气精心准备技术改造方案,并通过现场改造验证,取得了良好的改造效果。改造项目采用三晶电气8000B增强型变频器。


01

现场技术数据


02

系统图

采用变频器后,整体系统方案图如下所示,可见对于电气设计方面,大大精减了所需要的器件和接线,并且机械制动控制变得更为可靠。


03

接线示意图

变频器的主回路接线方面,仅需要电源开关,输出不需要接触器。为了防止料车下降过程出现过电压,采用制动单元和制动电阻。此主回路接线相比于传统正反转+串级式调速大为简化。


04

变频器改造特点

1、变频器对电机控制时启动力矩更大,并可实现快速平稳启动,且无明显冲击电流。

2、采用变频器,实现了卷扬机电气主回路简化,省掉了凸轮开关等大量触点器件,硬件配置简单,调试方便且维护量小。

3、 变频器具有更完善的保护、监测以及自诊断功能,提高了卷扬机运行的安全可靠性和控制技术水平,降低了设备故障率,提高了生产效率,减轻了操作人员的劳动强度。

4、变频调速系统属于高效率调速系统,运行效率高,发热损耗小,比老式串级调速系统更为节电。

5、相比于业内其他通用变频器产品,三晶电气8000B变频器具有更好的力矩输出控制特性,无须过多放大功率等级,即可满足卷扬机所有工况需求,包括90度垂直牵引,大大优于常见品牌产品。


注:为保证变频器运行中不产生过压,增加能耗制动单元来保证变频器的正常工作。在料车下降时可实现电动机制动运行,其原理是电动机运行在发电状态,把机械势能变为电能回馈到变频器,又可通过制动单元向制动电阻消耗这部分能量。


改造项目总结


变频器这种高科技产品的成熟应用,是对大量工程机械进行现代化改造的有效技术手段。三晶电气8000B增强型变频器以其优异的性能,大大的提高了传统卷扬机运行稳定性和安全性,减少了设备的维护工作。广州三晶电气为中铁十局卷扬机设备提供了全套电控解决方案,使老旧的卷扬机焕发新春。获得了用户的一致好评,也解决了其电控落后的问题,取得了良好的社会效益和经济效益。



发布时间:2017年7月11日 11:28 人气: 审核编辑:周薇
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