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8000B增強型變頻器在卷揚機上的應用

供稿:廣州三晶電氣股份有限公司 2017/7/11 11:28:16
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工程機械新發展

2017年3月9日,濟南市軌道交通R1線濟南西站至演馬莊西站區間左線盾構機順利出洞,實現雙線貫通。這標志著泉城新的交通新線路施工完成一個重大控制點。

圖1 濟南軌道交通R1線盾構機出洞慶祝儀式(圖片引用自網絡)

剛剛貫通的隧道,很快就可以進入后續安裝施工(其實是邊掘進邊安裝),真正是一條龍的流水作業。如今人們發現,修建地鐵的速度是越來越快了。人們不禁要問,為何過去建造一條地鐵動輒要10多年,如今卻變得這樣神速呢?

圖2濟南軌道交通R1線隧道(圖片引用自網絡)

這是因為現代科技在隧道工程方面有長足進展,提供了各種先進的施工利器,而且運用得越來越成熟可靠。其中就有高技術含量的盾構機的廣泛運用。這使得過去高危險、高難度、低效率的隧道開鑿施工變得較為安全和相對簡便。盾構機可以實現掘進、支撐作用,并掩護后續排土、加固、襯砌的施工,可將地鐵暗挖功效提高8到10倍。我國有企業通過消化吸收世界先進技術,已經開發和擁有完全自主知識產權的先進盾構機產品。

圖3濟南軌道交通施工盾構機(圖片引用自網絡)


傳統卷揚機的控制調速方式

然而,在擁有如此先進的工程利器的同時,我們這樣一個最大的發展中國家,還擁有大量老式的設備,它們并不會立即被時代淘汰。比如以下具有老式電氣傳動裝置的卷揚機,也同樣運用于濟南軌道交通工地。

圖4濟南軌道交通R1線工地卷揚機(圖片引用自網絡)

卷揚機(又叫絞車)是由人力或機械動力驅動卷筒、卷繞繩索來完成牽引工作的裝置??梢源怪碧嵘?、水平或傾斜拽引重物。卷揚機分為手動卷揚機和電動卷揚機兩種?,F在以電動卷揚機為主。

電動卷揚機由電動機、聯軸節、制動器、齒輪箱和卷筒組成,共同安裝在機架上。對安裝就位或敏感的物料,能用較小速度。對一般卷揚機的工作要求是:啟動速度慢、轉矩大,加速平滑,停車平穩、準確。

圖5具有老式電氣傳動裝置的卷揚機示例(圖片引用自網絡)

傳統的調速方式采用繞線轉子異步電動機,通過集電環和碳刷在轉子回路中串入若干段電阻,由接觸器控制接入電阻的多少來控制轉速。一般會配有凸輪開關和電阻箱用來切換速度檔位。正反轉控制多采用接觸器換相和直接啟動,有5-7倍于電機額定電流的沖擊。

圖6轉子串級調速主回路示意圖(圖片引用自網絡)


老式電氣傳動裝置的卷揚機,其缺點有:

1、為串級調速方式,即在繞線轉子中串入電阻,速度檔位是階躍式的,調速切換時對減速機齒輪、天輪、中輪、料車與斜橋導軌受到沖擊力作用,從而使整機設備易損壞,鋼絲繩加速疲勞。因此維修量大,檢修費用高。

2、串級調速有范圍小的缺點,減速后停車時仍有較高轉速,對制動器和限位開關的調整精度要求高,且容易發生越位及掉道事故而影響生產。

3、串級調速,低速機械特性軟,使得起動及減速時,尤其當電網電壓下降時,力矩下降更厲害,轉差率增大,嚴重時,料車無法啟動。

4、能耗高,因為轉速的降低是通過增加的轉子電阻消耗能量來實現的,并且轉速越低,機械特性越軟,消耗在電阻中能量比例越大,在當今講究節能降耗的大前提下,高能耗就成了這種調速方式顯著的弱點。

5、串級調速的控制電路相當復雜,器件很多,導致制造安裝復雜,故障率高,維護成本高。


卷揚機變頻改造及其效果


針對濟南軌道交通現場某工程公司的卷揚機電動傳動系統,三晶電氣精心準備技術改造方案,并通過現場改造驗證,取得了良好的改造效果。改造項目采用三晶電氣8000B增強型變頻器。


01

現場技術數據


02

系統圖

采用變頻器后,整體系統方案圖如下所示,可見對于電氣設計方面,大大精減了所需要的器件和接線,并且機械制動控制變得更為可靠。


03

接線示意圖

變頻器的主回路接線方面,僅需要電源開關,輸出不需要接觸器。為了防止料車下降過程出現過電壓,采用制動單元和制動電阻。此主回路接線相比于傳統正反轉+串級式調速大為簡化。


04

變頻器改造特點

1、變頻器對電機控制時啟動力矩更大,并可實現快速平穩啟動,且無明顯沖擊電流。

2、采用變頻器,實現了卷揚機電氣主回路簡化,省掉了凸輪開關等大量觸點器件,硬件配置簡單,調試方便且維護量小。

3、 變頻器具有更完善的保護、監測以及自診斷功能,提高了卷揚機運行的安全可靠性和控制技術水平,降低了設備故障率,提高了生產效率,減輕了操作人員的勞動強度。

4、變頻調速系統屬于高效率調速系統,運行效率高,發熱損耗小,比老式串級調速系統更為節電。

5、相比于業內其他通用變頻器產品,三晶電氣8000B變頻器具有更好的力矩輸出控制特性,無須過多放大功率等級,即可滿足卷揚機所有工況需求,包括90度垂直牽引,大大優于常見品牌產品。


注:為保證變頻器運行中不產生過壓,增加能耗制動單元來保證變頻器的正常工作。在料車下降時可實現電動機制動運行,其原理是電動機運行在發電狀態,把機械勢能變為電能回饋到變頻器,又可通過制動單元向制動電阻消耗這部分能量。


改造項目總結


變頻器這種高科技產品的成熟應用,是對大量工程機械進行現代化改造的有效技術手段。三晶電氣8000B增強型變頻器以其優異的性能,大大的提高了傳統卷揚機運行穩定性和安全性,減少了設備的維護工作。廣州三晶電氣為中鐵十局卷揚機設備提供了全套電控解決方案,使老舊的卷揚機煥發新春。獲得了用戶的一致好評,也解決了其電控落后的問題,取得了良好的社會效益和經濟效益。


更多內容請訪問 廣州三晶電氣股份有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=6690)

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