问题就是出在蛇形弹簧联轴器上。因变频器为了满足现场快速启动的要求,设置了转矩提升功能,加大启动转矩,加速时间又很小( 从0到50赫兹之间仅为12秒) ,这样一来,当变频器启动,电机很快得到足够的励磁转矩,电机堵转,电机急速运行至变频器最低频率。此时,电机转矩较大,通过联轴器直接驱动减速机,减速机主动轮和从动轮之间是有间隙的,因此时抱闸系统处于抱闸状态,滚筒还处于静止状态,则减速机主动轴与从动轴齿轮间迅速发生碰撞,发生“咣”一声响,然而,变频器在低转速下,其输出转矩很显然无法和工频输出时相比,这样,当减速机主动轴齿轮与从动轴齿轮之间发生第一次碰撞后,因蛇形弹簧联轴器的弹性作用,瞬间产生反作用力矩,弹性越大,反作用力矩越强,而变频器此时输出的转矩则很难持续抗衡该反转矩,于是,蛇形弹簧联轴器带动电机瞬间反转,主动轴齿轮与从动轴齿轮之间又一次发生碰撞,又发生一次“咣”的声响,直至再次驱动从动轴时,此时滚筒抱闸系统已经松开,电机开始正常运行,则再无该机械声响。下一次,提升机从静止状态到运行状态,则现象依旧。
基于以上分析,最后,我们利用变频器先进的设置功能,在变频器加速时间上作了一些改动,将原有的加速时间分作三段,其中,在第一段加速时间为0至4赫兹2秒,第二段加速时间为4到15赫兹2秒,15至50赫兹加速时间为8秒。这样,保证在整个加速时间12秒不变,而主要是利用第一段加速时间来解决机械撞击的问题,即,当变频器接收到正转或反转指令后,启动,此时,电机的启动转矩依据第一段加速时间而逐步建立,其转矩的提升不再是瞬间至最大值,,而是有了一个斜度,作用在蛇形联轴器的力矩是个逐步增加的过程,充分利用了蛇形联轴器的弹性功能,不致于蛇形联轴器弹性过大,造成反力矩从而冲击从动轮,当力矩至最大时,滚筒抱闸系统已经松开,提升机系统开始提升,一切恰到好处,再无“咣、咣”的机械声响,问题得到彻底解决。
六、改造前后变频器与原串电阻调速系统的对比
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能量回馈型高压变频器
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原串电阻调速系统
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快速性
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变频器应用在矿井提升机中,考虑到负载的特殊性,往往设置余量较大,保证在最短的时间内变频器可以加速到最高频率,减速时,依靠变频器自身的能量回馈功能,将势能转化为电能回馈电网,同时产生反力矩,达到快速减速的目的,快速性好。
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转子串电阻调速系统,其机械特性较软,转子逐级切换,其加速时间不能过快,另外,降速时,电机部分不再接受高压电,其降速时间完全取决于系统的机械特性,降速时间不可调,在低速爬行阶段,采用660V低压变频器维持3赫兹运行,其频率也不可调,快速性较差
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稳定性
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变频器属无级调速系统,调速运行时,电机运行平稳,无脉动感,系统稳定性好,
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串电阻调速系统属有级调速,转子电阻切换过程中,电机转速变化较大,电机运行不平稳,有脉动感,系统稳定性差。
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维修周期
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变频器自身结构紧凑,作为系统,机械器件很少,除了定期更换滤网,防止滤网堵塞,其他维修工作量几乎没有,维修周期长。
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串电阻调速系统换向切换柜需要真空接触器,接触器动作频繁,维护工作量大,需要定期更换,另外,因采用电机转子滑环,其维护工作量较大。整体设备维修周期短。
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对系统的影响
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变频器自身的软启动功能及平稳无级调速功能,决定了系统机械冲击大大减小,电机、减速机,滚筒、箕斗运行的轨道等等受到的冲击均降到最低。
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串电阻调速系统无软启动功能,其调速属有级调速,稳定性差,启动瞬间对电机、减速机,滚筒冲击较大,降低系统使用寿命。另外,箕斗运行的轨道受到箕斗反复冲击,维修工作量相当大。
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节能方面
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变频器自身效率高,具有自动功率因数补偿功能,网侧功率因数接近1,且属高性能调速系统,能量损耗小,在系统降速阶段,可将一部分势能转化为电能回馈至电网,节能效果明显
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串电阻调速系统自身效率低,调速时,相当一部分能量以热损耗的方式通过转子外接电阻浪费掉,另外,在降速过程中,无能量反馈功能,无法将部分势能转化为动能,属于低性能调速系统,无节能效果。
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综合效益
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基于以上说明,变频调速系统综合效益高
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基于以上说明,串电阻调速系统综合效益低
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七、结束语
绕线式电机转子串电阻调速,电阻上消耗大量的转差功率,速度越低,消耗的转差功率越大。使用能量回馈型变频调速,是一种不耗能的高效的调速方式。电机在发电状态下运行时还可以将能量回馈至电网,节能十分显著,取得了很好的经济效益。另外,提升机变频调速后,系统运行的稳定性和安全性得到大大的提高,减少了运行故障和停工工时,节省了人力和物力,提高了运煤能力,间接的经济效益也很可观。
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