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1、JD-BP32-90T变频器在调度绞车中的应用介绍1 引言位于江苏省沛县境内的大屯煤电公司建立 30 年来 ， 依靠倒推成本 、 科技创新等方式 ， 始终保持旺盛的市场竞争力 ， 成为我国煤炭行业唯一一家自投产以来从未亏损过的企业 。 大屯选煤厂是大屯煤电公司的下属单位之一 ， 于 1979 年 4 月兴建 ，1982 年 9 月投产 ， 是一座年处理能力 210 万吨的矿区选煤厂 。选煤厂在生产中采用了大量的先进工艺和技术，变频调速技术在该厂得到了广泛应用。 该厂有两台调度绞车 ， 该设备是铁路煤仓调运铁路车辆的专用设备 ， 可调运整列列车 。2原设备存在问题大屯选煤厂有两台调度绞车 ，该调
2、度绞车采用双速三相异步电动机拖动，电机参数为：电机型号 YDJ-45/55-4/8额定电流 84.4/114.8A额定转速 1473/733rpm额定功率因数 0.8绝缘等级 B该调度绞车在未采用变频器前 ，用户首先采用工频45KW电机高速将铁牛从牛棚里拉出，经过40min拉到位，与列车车厢连接，然后装车。采用55KW电机低速拖动车厢，由于用户出料口出料时多时少，绞车为配合列车装煤 ， 需要频繁起动 、 停止 ， 启动电流比较大 ， 接触器的触点及线圈经常损坏 ， 影响了列车的正常装车 。 为了提高装车效率 ， 大屯选煤厂决定选用我山东新风光电子科技发展有限公司生产的 JD-BP32-90T
3、变频器对其调度绞车进行变频调速改造 。 改造达到了预期目的 ， 现对改造方案作一介绍 。3 调度绞车变频控制系统调度绞车变频控制系统设备包括变频控制柜 、 PLC、主操作台。供电电源为 AC380V，50Hz，三相四线制，由外部用户开关引至变频控制柜，内设总开关，其额定容量根据装机总容量选配，具有短路、过载、失压等多种保护功能。控制及信号电源为 AC220V，由单相隔离变压器供电，变频控制柜设有风机进行通风散热。主电路主要有变频器电机回路，控制回路主要有西门子PLC、检测元件、电磁阀、中间继电器及指示灯等组成。（ 1）变频控制柜内设保护变频器的断路器、风光变频器、及三相双掷开关等。系统采用我山
4、东新风光电子科技发展有限公司生产的提升机专用变频器，该产品具有较大的启动力矩、加速力矩和制动力矩，电机可在四象限运行，并且具有能量回馈单元，将制动时产生的再生能量回馈给电网。本产品除一般变频器所具有的过压、欠压、过载、短路、温升等多种保护功能外，还具有开机连锁保护，自动限速保护，完全适用调度绞车要求的力矩大，频繁启停、频繁加减速及四象限运行等运行特点，是矿用调度绞车变频改造的理想选择 。 变频器上的数字输入、数字输出接口与 PLC 相连，交接信息，随时控制调度绞车的运行速度。在变频器中可设置加减速时间， S 形速度曲线加速 ， 可最大限度地减小启动过程中的机械冲击，对调度绞车具有较高的安全性。
5、（ 2 ） PLC 控制柜PLC 控制系统采用德国西门子 PLC 系列，模块化结构，配置包含有数字输入、输出模块、模拟量模块、电源模块、 CPU 模块等。在本系统中采用采用西门子 CPU224 和模拟量模块 EM232 。 CPU224 有 14 个（ I/O ）输入接口和 10 个输出接口。模块 EM232 控制变频器的运行频率，进而控制电机的转速。PLC 输入数字信号有：控制调度绞车运行的正转指令信号，反转指令信号，停机指令信号，低速指令，中速指令，急停指令，变频器故障复位，控制调度绞车的东限位开关信号，西限位开关信号，断绳保护信号，变频器故障信号 。 。 PLC 输出信号有开停机信号，正
6、反转信号，复位，急停及各种状态指示信号。 PLC 的模拟量输出信号用来控制变频器的运行频率。 PLC 通过程序对输入指令信号进行各种逻辑处理，转换成一套高效执行的控制指令，控制执行元件，完成自动化控制功能。（ 3 ）主操作台主操作台装有调度绞车运行距离的监控显示，以方便司机进行操作控制。其操作采用手柄的方式。为不改变司机的操作习惯，仍采用原操作台控制。4 风光变频器 JD-BP32-90T 主要技术指标变频器额定功率 90KW额定输出电流 170A输入频率 45Hz55Hz允许电压波动 20%频率分辨率 0.01Hz过载能力 160%连续1min 220% 1.5S转矩特性：启动转矩大于两倍额
7、定转矩；低频转矩， 6Hz时大于1.6倍额定转矩直流制动、回馈制动等多种制动方式。除一般变频器所具有的各种保护功能之外，还具有开机连锁保护，自动限速保护功能等，确保调度绞车安全，避免各种事故发生。5 90KW大屯绞车接线图（1）主回路接线图图 1主回路接线图Q1、Q2、Q3 工变频转换开关K1 三相双掷开关K2 三相双掷开关BPQ JD-BP32-90T风光变频器M 用户三相异步电动机（ 2 ） PLC 接线图在该系统中 ， 西门子 PLC 接线如下图 2：图 2 西门子 PLC 接线图KC0 为变频器内部故障继电器常开触点。用户通过操作台发出各种指令，经过 PLC 处理后，给出开停机等各种动
8、作信号。由模拟量模块 EM232 接受 CPU224 发出的指令，给出模拟电压信号控制变频器的频率高低，进而控制调度绞车电机的速度大小。6 PLC 控制流程图及程序（ 1 ）系统 PLC 控制流程如下图 3 示 ：图 3 PLC 控制流程图（ 2 ）系统 PLC 控制程序如下：7 对再生能量的处理为了再生能量能够回馈电网，变频器的主回路采用双向逆变方案。主回路原理示意图如图 4 示。图 4 主回路原理示意图8 调度绞车变频控制系统的主要优点：（ 1 ）变频系统甩掉了原电控系统用的交流接触器，设备不再频繁启动，提高了系统的可靠性。（ 2 ）变频系统实现了低频低压的软启动和软停止， S 形速度曲线
9、加速，使运行更加平稳，机械冲击小，延长了机械设备的使用寿命。（ 3 ）采用德国西门子 PLC ，抗干扰性强，能在比较恶劣的情况下使用，方便地适应工艺现场要求，使整个系统性价比高。（ 4 ）采用能耗制动、回馈制动技术，成功解决了调度绞车在快速减速或急停时的再生发电能量处理问题，保证了变频器的安全运行。（ 5 ）节能效果显著。变频改造后，据实测，节电效果可达 40% 左右。（ 6 ）采用变频控制后，原双速电机不用更换，将原电机当作 45KW 高速电机使用即可，节约了用户投资。（ 7 ）提高了生产效率。采用变频控制后，当出料口的出料多时，变频器采用中速拖动列车车厢前行；当出料少时，变频器采用低速缓慢拖动列车装车，不再需要电机频繁启动。用户 50 节列车车厢装料，若用原电控系统需要 30min ；变频改造后，仅需要 21min ，大大提高了装车效率。9 结束语总之，风光牌 JD-BP32-90T 变频器在大屯选煤厂调度绞车上的改造是成功的。它不仅大大提高了生产效率，而且节电效果显著，可以在类似场合大力推广。