前言:我們精心挑選了數(shù)篇優(yōu)質(zhì)交流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用文章,供您閱讀參考。期待這些文章能為您帶來啟發(fā),助您在寫作的道路上更上一層樓。
關(guān)鍵詞:交流電動(dòng)機(jī);動(dòng)作時(shí)間;釋放時(shí)間;元器件節(jié)能
1問題的提出
2013年,江西某水泥公司二號(hào)窯200kW鼓風(fēng)機(jī),2年內(nèi)已燒毀3次,造成直接經(jīng)濟(jì)損失200多萬元。同時(shí),由于停產(chǎn)檢修,造成的間接損失難以估算。針對上述問題,該公司邀請了一個(gè)專業(yè)團(tuán)隊(duì)到公司協(xié)助解決該問題。
2原因分析
2.1生產(chǎn)現(xiàn)狀
2013年3月,專業(yè)團(tuán)隊(duì)來到該公司,與該公司的工程技術(shù)人員一起進(jìn)行了現(xiàn)場考察和技術(shù)資料研究。其中,該電動(dòng)機(jī)的主電路圖和控制電路如圖1—2所示。
2.2原因分析
針對上述情況和相關(guān)參考文獻(xiàn)[1—5],筆者認(rèn)為造成該事故的原因如下。(1)主要原因是前面設(shè)計(jì)者沒有考慮交流接觸器線包動(dòng)作時(shí)間和其釋放時(shí)間;(2)在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行前幾十ms內(nèi),由于KM2未動(dòng)作,導(dǎo)致KM2,KM3同時(shí)得電,則電源相序間短路,輕則燒斷熔斷絲和KM3主觸頭被燒壞可能,從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減慢,電流急增,隨后,電動(dòng)機(jī)可能被燒毀。由于以上第(2)點(diǎn),造成KM3觸頭接觸不良,造成電源三相不平衡,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減慢,溫度升高,不及時(shí)關(guān)機(jī),則有可能燒壞電動(dòng)機(jī);由于KM2釋放時(shí)間問題,造成電動(dòng)機(jī)瞬間失電,從而電動(dòng)機(jī)又重新啟動(dòng),電流加大,溫度急劇上升,繞組磁路飽和,繞組發(fā)熱,最后,電動(dòng)機(jī)可能被燒壞。
3電路設(shè)計(jì)
針對以上原因,文章總結(jié)了以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)改進(jìn):(1)充分考慮KM2的動(dòng)作時(shí)間,利用KM2-4和KM1-4動(dòng)作時(shí)間才能使KM3得電,避免了KM2和KM3在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前幾十毫秒內(nèi)同時(shí)得電;(2)在KM2線包控制電路中又串聯(lián)KM3觸點(diǎn)進(jìn)行互鎖,又避免了KM2釋放時(shí)間問題即電動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng);(3)同時(shí)使KT并聯(lián)在KM3線包中,使KM3動(dòng)作時(shí)KT不得電,從而更加節(jié)能,延長電路元器件的壽命。改進(jìn)設(shè)計(jì)后的電路控制如圖3所示。
4實(shí)施效果
改造后,該電動(dòng)機(jī)在3年內(nèi)未出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)燒毀現(xiàn)象,由此,可確定本次分析和解決措施是完全正確的。同時(shí),直接為公司節(jié)約成本200多萬元。
5結(jié)語
綜上所述,不難得出如下結(jié)論:在交流電動(dòng)機(jī)的控制電路設(shè)計(jì)過程中,必須要對繼電器的動(dòng)作時(shí)間和釋放時(shí)間有充分的考慮;本次排障的過程中,文章提出了一套既滿足控制要求,又能實(shí)現(xiàn)元器件節(jié)能的新型電路。
[參考文獻(xiàn)]
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本文主要針對我礦副井絞車原交流電動(dòng)機(jī)和現(xiàn)改造后的高速直流電動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)進(jìn)行分析比較并簡單介紹我礦副井絞車現(xiàn)采用的1250KW的直流提升機(jī)電控系統(tǒng)。以及高速直流電動(dòng)機(jī)的常見故障及現(xiàn)場日常維護(hù)的方法,從而實(shí)現(xiàn)我礦副井絞車的安全和高性能運(yùn)行。
關(guān)鍵詞:交流電機(jī) 直流電機(jī) 電控系統(tǒng) 故障與維護(hù)
一、概述
隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,各種能源的需求量不斷加大,為了適應(yīng)發(fā)展的需要,煤炭作為目前中國的重要能源,必須加大自身的產(chǎn)量,這樣就造成了原有副井絞車交流電動(dòng)機(jī)的各種弊端暴露出來,為了滿足我礦產(chǎn)煤量的不斷加大對副井絞車運(yùn)輸能力的需求,現(xiàn)用高速直流電機(jī)代替原有的交流電機(jī)。直流高速電機(jī)具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩速率特性并能在大范圍內(nèi)平滑的調(diào)速,很好的適應(yīng)了運(yùn)輸能力增加的需求。
二、交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的簡介
1.原副井絞車交流電動(dòng)機(jī)簡介
我礦副井絞車原交流電動(dòng)機(jī)型號(hào)JRZ1000-12,功率1000KW,總重10700Kg,1987年投入使用。隨著我礦的生產(chǎn)能力不斷的提高,該電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障種類很多而且出現(xiàn)故障頻率也較高,
電氣故障主要有定子繞組單向運(yùn)行、定子繞組首尾反接、三相電流不平衡、繞組過熱等。
2.原副井絞車交流電動(dòng)機(jī)的具體缺點(diǎn)
2.1能耗大、控制方式落后
原副井絞車系統(tǒng)采用高壓交流電機(jī)切電阻控制方式,提升過程中多余電能通過電阻箱轉(zhuǎn)換為熱能。電力資源極大浪費(fèi)。
原副井絞車控制系統(tǒng)由于控制方式所限速度階越式變化。提升速度不能由絞車司機(jī)控制隨意調(diào)整,速度不穩(wěn)定,受負(fù)載影響比較大。隨著生產(chǎn)任務(wù)的不斷加大,副井絞車系統(tǒng)工作任務(wù)也不斷增大,從而使受負(fù)載影響大的缺點(diǎn)不斷發(fā)生。
2.2抱閘系統(tǒng)不完善、維護(hù)工作量大
原副井絞車系統(tǒng)的抱閘系統(tǒng)頻繁參與絞車減速控制,使閘盤的磨損異常大,不利于閘盤保養(yǎng)和維護(hù)。原副井絞車電控系統(tǒng)柜體較多,自動(dòng)化程度不高、故障率高、噪音大,從而增大了維護(hù)的工作量而且不滿足生產(chǎn)的增大的要求,影響生產(chǎn)任務(wù)的順利完成,增大了完成單位生產(chǎn)任務(wù)所需要的時(shí)間。
三、高速直流電動(dòng)機(jī)在副井絞車中的應(yīng)用效果
經(jīng)過我礦及運(yùn)轉(zhuǎn)隊(duì)專業(yè)技術(shù)人員的不斷研究并且經(jīng)過我礦領(lǐng)導(dǎo)的審核最終決定用控制更加方便、性能更加優(yōu)良的高速直流電動(dòng)機(jī)代替原有的交流電動(dòng)機(jī),并更換了原有的控制系統(tǒng)采用了更先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng),使我礦副井絞車的控制更加的精密、更加的趨于完善。高速直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩速率特性并能在大范圍內(nèi)平滑的調(diào)速,很好的適應(yīng)了我礦運(yùn)輸能力增加的需求。我礦現(xiàn)副井絞車高速直流電動(dòng)機(jī)為上海電氣集團(tuán)電機(jī)廠有限公司生產(chǎn)。
主電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù):
主電動(dòng)機(jī)型號(hào):Z710-400型直流電動(dòng)機(jī)
主電動(dòng)機(jī)功率:1250kW,750V;580rpm。
電樞電壓:750V,電樞電流: 1773A。
勵(lì)磁電壓:220V。
過載能力:2倍額定電流60秒,切斷電流2.25倍額定電流,總重10000Kg。
高速直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩速率特性并能在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速。能夠滿足我礦生產(chǎn)任務(wù)不斷加大的需求。電控系統(tǒng)應(yīng)用方案
1.高壓供電系統(tǒng)
提升機(jī)房兩回~6kV ,50HZ電源分別引自礦井工業(yè)場地變電所6kV不同母線段,由兩路高壓電纜分別引向提升設(shè)備的高壓進(jìn)線柜,一路工作,一路備用,故障后手動(dòng)切換。兩路進(jìn)線互為閉鎖。選用GG—1ZF型封閉式高壓開關(guān)柜,高壓開關(guān)柜按4臺(tái)配置:高壓進(jìn)線柜2臺(tái):提供雙進(jìn)線電源,電纜下進(jìn)線;主整流變供電2臺(tái)。
2.電控系統(tǒng)主回路傳動(dòng)系統(tǒng)
提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)能夠適應(yīng)提升機(jī)的各種工作情況,按照預(yù)定的速度和提升要求實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)地啟動(dòng)、運(yùn)行、減速、制動(dòng)、停車。在整個(gè)循環(huán)中,應(yīng)使鋼絲繩的振動(dòng)最小,井口停車必須準(zhǔn)確無誤誤差不超過±20mm。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其供電裝置應(yīng)有足夠的過載能力,以適應(yīng)副井提升負(fù)載變化大的特點(diǎn)。最大過載能力不低于額定值的2倍。
調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用SIEMENS 6RA70裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)字式速度、電流、位置閉環(huán)控制,全數(shù)字調(diào)節(jié)的動(dòng)、靜態(tài)技術(shù)性能滿足提升機(jī)四象限運(yùn)行要求,并滿足提升工藝要求的過載能力和安全系數(shù),具有優(yōu)良的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì)指標(biāo)。
3.上位監(jiān)控系統(tǒng)
工控機(jī)和彩色終端組成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),監(jiān)控系統(tǒng)通過與PLC通訊采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)多畫面實(shí)時(shí)監(jiān)控,多參量數(shù)碼及曲線顯示和記錄,各種故障的報(bào)警及記錄。
監(jiān)控畫面主要有;電控系統(tǒng)構(gòu)成,系統(tǒng)狀態(tài)圖,速度曲線,電流曲線,圖形化安全回路圖,當(dāng)前故障報(bào)警,歷史故障記憶,故障判斷及診斷,生產(chǎn)報(bào)表的完整資料。
四、采用高速直流電動(dòng)機(jī)所帶來的好處
1.降低了能量損耗
原副井絞車系統(tǒng)采用高壓交流電動(dòng)機(jī)切電阻控制方式,提升過程中多余電能通過電阻箱轉(zhuǎn)換為熱能。電力資源極大浪費(fèi)。
副井絞車更換為高速直流電動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)后克服了能耗問題。
2.控制方式得到了提高
原副井絞車控制系統(tǒng)由于控制方式所限速度階躍式變化。提升速度不能由絞車司機(jī)控制隨意調(diào)整,速度不穩(wěn)定,受負(fù)載影響比較大。隨著生產(chǎn)任務(wù)的不斷加大,副井絞車系統(tǒng)工作任務(wù)也不斷增大,從而使受負(fù)載影響大的缺點(diǎn)不斷發(fā)生。
副井絞車更換為高速直流電動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)后。高速直流電控系統(tǒng)采用無極調(diào)速控制方式,絞車提升過程中,提升速度由絞車司機(jī)控制隨意調(diào)整。加/減速時(shí)速度平穩(wěn)變化。速度不受負(fù)載所影響。
3.抱閘系統(tǒng)得到了優(yōu)化
原副井絞車系統(tǒng)的抱閘系統(tǒng)頻繁參與絞車減速控制,使閘盤的磨損異常大,不利于閘盤保養(yǎng)和維護(hù)。
高速直流電控系統(tǒng)報(bào)閘系統(tǒng)只起到定位作用。不參與速度控制。減小了閘盤的磨損,提高了閘盤的使用率,節(jié)約了大量的資金。
4.減小了維護(hù)工作量
原副井絞車電控系統(tǒng)柜體較多,自動(dòng)化程度不高、故障率高、噪音大,從而增大了維護(hù)的工作量而且不滿足生產(chǎn)的增大的要求,影響生產(chǎn)任務(wù)的順利完成,增大了完成單位生產(chǎn)任務(wù)所需要的時(shí)間。
高速直流電控系統(tǒng)柜體少,自動(dòng)化程度高,故障率低,噪聲小。提高了系統(tǒng)長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的能力,保證了我礦副井絞車的運(yùn)輸能力。
【關(guān)鍵詞】交流變頻電動(dòng)機(jī) 控制系統(tǒng) 研究
1 交流變頻電動(dòng)鉆機(jī)的介紹
1.1 轉(zhuǎn)盤獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)
轉(zhuǎn)盤獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)就是轉(zhuǎn)盤采用交流變頻電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng),絞車和鉆井泵采用機(jī)械統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)的鉆機(jī)。該型鉆機(jī)采用多臺(tái)柴油機(jī)通過液力變矩器或液力耦合器輸出動(dòng)力,然后經(jīng)過鏈條并車,分別驅(qū)動(dòng)絞車和鉆井泵;轉(zhuǎn)盤由1臺(tái)交流變頻電機(jī)通過齒輪或鏈條減速傳動(dòng);絞車配輔助驅(qū)動(dòng)裝置,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送鉆功能。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速能夠根據(jù)鉆井工藝的需要來調(diào)節(jié),不受鉆井泵沖次的制約,同時(shí),具備數(shù)控恒鉆壓自動(dòng)送鉆功能,實(shí)現(xiàn)以接近機(jī)械鉆機(jī)的價(jià)格,獲得交流變頻電動(dòng)鉆機(jī)的優(yōu)越性能。
1.2 機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)
機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)是轉(zhuǎn)盤在采用電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上,絞車采用交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng),而鉆井泵仍然采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)。該方案主要應(yīng)用在鉆深5000m以下的鉆機(jī)上。2~3臺(tái)柴油機(jī)通過皮帶并車驅(qū)動(dòng)鉆井泵,同時(shí),還可驅(qū)動(dòng)1臺(tái)節(jié)能發(fā)電機(jī)。該型鉆機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)交流變頻電動(dòng)機(jī)的主要功能,而價(jià)格只有全交流變頻電動(dòng)鉆機(jī)的60%~70%,同時(shí),具有良好的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
1.3 全交流變頻電動(dòng)鉆機(jī)
全交流變頻電動(dòng)鉆機(jī)的絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵均采用交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。其轉(zhuǎn)盤傳動(dòng)主要有電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)和電機(jī)加減速箱驅(qū)動(dòng)2種方式。絞車通常采用2臺(tái)電機(jī)通過二級(jí)齒輪減速箱驅(qū)動(dòng),并配輔助驅(qū)動(dòng)裝置,也有采用一級(jí)齒輪減速箱方案的。除轉(zhuǎn)盤獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)采用機(jī)械的多軸絞車外,交流變頻電動(dòng)鉆機(jī)通常都采用單軸絞車結(jié)構(gòu),其傳動(dòng)形式是交流變頻電機(jī)通過齒輪減速箱直接驅(qū)動(dòng)滾筒軸,主剎車采用盤式剎車,取消了電磁渦流剎車,而采用能耗制動(dòng)實(shí)現(xiàn)輔助剎車功能。
交流變頻電動(dòng)鉆機(jī)常用的調(diào)速技術(shù)有矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制2種。矢量控制主要采用Siemens公司的變頻器,直接轉(zhuǎn)矩控制主要采用ABB公司的變頻器。在控制方式上有一對一控制和一對二控制。采用一對一控制需要每臺(tái)電機(jī)對應(yīng)一個(gè)變頻柜,而一對二控制可以根據(jù)需要切換絞車或鉆井泵的變頻柜來控制轉(zhuǎn)盤,也可設(shè)置主從兩個(gè)變頻柜。
2 交流變頻電機(jī)的控制系統(tǒng)
變頻電動(dòng)鉆機(jī)控制系統(tǒng)由發(fā)電系統(tǒng)(發(fā)電機(jī)、控制柜)、交流傳動(dòng)系統(tǒng)(變頻柜、制動(dòng)柜)、控制網(wǎng)絡(luò)(PLC柜、司鉆操作臺(tái)、工控機(jī)、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、AS-i總線系統(tǒng)或Profibus總線系統(tǒng))、交流電機(jī)控制中心組成。
2.1 動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)
目前廣泛應(yīng)用的是ROSS HILL電氣控制系統(tǒng),SIEMENS電氣控制系統(tǒng),其主要功能是基本相同的:控制柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流,得到600V、50HZ穩(wěn)頻、穩(wěn)壓電流,作為全井場的動(dòng)力電源;發(fā)電機(jī)控制柜內(nèi)還設(shè)有并網(wǎng)控制電路,控制多臺(tái)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)以達(dá)到同期合閘操作。發(fā)電機(jī)可按工況需要,全部或任意兩臺(tái)以上在線運(yùn)行時(shí),負(fù)荷都能均衡分配,負(fù)荷轉(zhuǎn)移平穩(wěn),能承受鉆機(jī)的負(fù)荷特性和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊。發(fā)電機(jī)控制裝置還具有功率限制、自起動(dòng)電源電路、接地檢測相序保護(hù)、過流保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過頻保護(hù)、逆功保護(hù)、短路保護(hù)、柜內(nèi)故障自檢等功能。
2.2 交流傳動(dòng)系統(tǒng)
2.2.1變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)
變頻主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由若干變頻柜組成,分別將600V、50HZ恒壓、恒頻的交流電壓變成0~750V連續(xù)可調(diào)的交流電壓,以一拖一或者一拖二的驅(qū)動(dòng)方式分別驅(qū)動(dòng)鉆井泵、絞車、轉(zhuǎn)盤。絞車和轉(zhuǎn)盤電動(dòng)機(jī)具有反轉(zhuǎn)功能,扭矩限制0%~100%范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。在石油鉆機(jī)中應(yīng)用較多的是Siemens變頻器。SIMOVERT master DRIVE 矢量控制變頻器是采用IGBT元件、全數(shù)字技術(shù)的電壓源型變頻器。
2.2.2制動(dòng)控制單元
制動(dòng)柜內(nèi)的制動(dòng)單元和變頻房外的制動(dòng)電阻的主要功能是:在絞車需要制動(dòng)時(shí),控制電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電運(yùn)行狀態(tài),使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生于旋轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)力矩,負(fù)載側(cè)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能通過逆變器傳到變頻柜直流母線上。當(dāng)直流母線電壓高于最高閥值時(shí),制動(dòng)控制單元自動(dòng)將制動(dòng)電阻接通,使中間直流母線之間電容器儲(chǔ)存的多余電能以熱能形式由制動(dòng)電阻消耗,以維持直流母線上的電壓保持恒定。這種制動(dòng)方式稱為能耗制動(dòng)。自動(dòng)送鉆系統(tǒng)的制動(dòng)單元也采用能耗制動(dòng)。
2.2.3自動(dòng)送鉆
送鉆變頻柜將400V、50HZ恒壓、恒頻的交流電壓變流成0~400V變壓、變頻連續(xù)可調(diào)的交流電壓,以一拖一的驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)送鉆電動(dòng)機(jī)。恒壓方式可以實(shí)現(xiàn)恒壓自動(dòng)送鉆。送鉆電動(dòng)機(jī)在恒速方式時(shí)具有正反轉(zhuǎn)的功能,可以起到應(yīng)急起放井架和鉆具的功能,也可以恒速送鉆。
2.3 控制網(wǎng)絡(luò)
2.3.1司鉆控制室
司鉆控制室已成為交流變頻電動(dòng)鉆機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置,目前的司鉆控制系統(tǒng)主要有模擬控制和數(shù)字控制2種。從控制功能來看,可以實(shí)現(xiàn)絞車無級(jí)調(diào)速,游動(dòng)系統(tǒng)的位置、速度、加速度閉環(huán)控制,懸重限制保護(hù),數(shù)控恒鉆壓自動(dòng)送鉆,轉(zhuǎn)盤無級(jí)調(diào)速、轉(zhuǎn)矩限制保護(hù),鉆井泵無級(jí)調(diào)速、泵壓限制保護(hù)等功能。可以通過觸摸屏和顯示屏對控制系統(tǒng)的主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。
2.3.2PLC控制系統(tǒng)
通過數(shù)據(jù)采集單元(現(xiàn)場傳感器、編碼器、變送器等),可編程控制器經(jīng)過計(jì)算處理,在觸摸屏、顯示屏等HMI人機(jī)界面顯示以下鉆機(jī)參數(shù):懸重、鉆壓、井深、機(jī)械鉆速、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)盤扭矩、泵沖泵壓、泥漿池液位、出口返回量、游車位置等參數(shù)。
2.4 MCC配電控制系統(tǒng)
交流電動(dòng)機(jī)控制中心的主要功能是對井場的鉆臺(tái)、鉆井液循環(huán)罐區(qū)、油罐區(qū)、壓氣機(jī)房和水罐區(qū)的交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制,并給井場提供照明電源。交流電動(dòng)機(jī)控制中心系統(tǒng)對30KW以上的電機(jī)采用軟起方式。MCC柜采用分裝式結(jié)構(gòu),以便于維修更換。
3 變頻鉆機(jī)及其控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和前景