Традиционный электропривод переменного тока шахтной подъемной машины (ШПМ) содержит высоковольтные асинхронные электродвигатели с фазным ротором (АДФР), высоковольтные статорные реверсоры, роторные пусковые резисторно-контакторные станции управления (ПРКС) и станции динамического торможения (СДТ). Однолинейная структурная схема традиционного двухдвигательного электропривода переменного тока ШПМ показана на рисунке 1.
Рисунок 1
Упомянутый привод имеет существенные недостатки, которые заключаются в следующем:
- использование коммутационной аппаратуры для пуска и регулирования скорости ограничивает по мощности применение асинхронного привода;
- асинхронный электропривод с роторной резисторно-контакторной станцией управления и динамическим торможением не обладает регулировочными качествами, необходимыми для ШПМ, не обеспечивает высокую точность управления и не позволяет автоматизировать управление ШПМ, что приводит к снижению производительности подъема;
- при разгоне, торможении и работе ШПМ на пониженной скорости расходуется значительная электроэнергия, идущая на нагрев роторных сопротивлений ПРКС, нагрев электродвигателя и износ механических тормозов. Непроизводительно расходуемая электроэнергия повышает себестоимость продукции и снижает прибыль;
- асинхронный электропривод с пусковой резисторно-контакторной станцией потребляет из сети значительную реактивную мощность, которую необходимо оплачивать, либо компенсировать достаточно дорогими компенсаторами реактивной мощности.
Замена пусковой роторной резисторно-контакторной станции управления и станции динамического торможения на роторный транзисторный преобразователь частоты с микропроцессорной системой управления и регулирования типа «ЭРАТОН-ФР» позволяет устранить все перечисленные выше недостатки электропривода переменного тока с асинхронными электродвигателями с фазным ротором.
Преобразователь частоты типа «ЭРАТОН-ФР» обеспечивает:
- плавность и высокую точность управления моментом и скоростью вала АДФР во всем диапазоне скоростей вала от нулевой скорости до 95% синхронной скорости без датчика положения вала электродвигателя;
- выравнивание моментов электродвигателей во всем диапазоне скоростей вала;
- высокую перегрузочную способность электропривода ШПМ в двигательном и тормозном режимах;
- рекуперативное торможение электропривода с высоким тормозным моментом и возвратом мощности с вала в питающую сеть;
- потребление из сети только полезной активной мощности, которая передается на вал электродвигателей с минимальными потерями и высоким КПД.
Однолинейная структурная схема частотно-регулируемого электропривода ШПМ с роторными преобразователями частоты типа «ЭРАТОН-ФР» показана на рисунке 2. Согласно схеме электропривода ШПМ между ротором каждого электродвигателя (Д1, Д2) и питающей сетью (6 кВ, 50 Гц) устанавливается рекуперативный транзисторный преобразователь частоты «ЭРАТОН-ФР», который подключается к сети 6 кВ через согласующий трансформатор (Тр1, Тр2) и механический высоковольтный разъединитель (ВР1, ВР2).
Рисунок 2
Работа электропривода ШПМ с ПЧ типа «ЭРАТОН-ФР» осуществляется следующим образом (на примере подъема клеть-противовес). При наложенном механическом тормозе на барабан ШПМ и клети, установленной на кулаках верхней приемной площадки, с подстанции подается высоковольтное напряжение 6 кВ 50 Гц. После подачи высоковольтного напряжения включаются контакторы реверсоров (К1 или К2), которые подают напряжение на статоры двигателей с определенной фазировкой, соответствующей направлению вращения вала вала двигателей Д1, Д2, обеспечивающему необходимое направление движения клети ШПМ после снятия с кулаков приемной площадки. Включаются преобразователи частоты «ЭРАТОН-ФР», которые формируют трехфазное напряжение с частотой 50 Гц, совпадающее по амплитуде и фазе с напряжением ротора двигателей. Электропривод готов к работе. При поступлении команды о начале движения снимается механический тормоз с барабана ШПМ и цифровая микропроцессорная система автоматического управления и регулирования повышает на относительно небольшую величину амплитуду и частоту напряжения преобразователей (выше амплитуды и частоты напряжения ротора двигателей). При этом плавно натягиваются канаты, выбираются зазоры в механических передачах, клеть приподнимается над кулаками на требуемую высоту и кулаки убираются. Далее система управления снижает частоту и амплитуду напряжения преобразователей ниже амплитуды и частоты напряжения ротора двигателей, что приводит к изменению направления вращения вала электродвигателей и началу движения клети в нужном направлении в соответствии с заданной тахограммой основного движения по заданным диаграммам скорости и ускорения. После разгона сосудов до требуемой основной скорости система управления преобразователями обеспечивает стабилизацию скорости и выравнивание нагрузки электродвигателей. После поступления команды на торможение ШПМ преобразователи частоты переводят электропривод в режим торможения с заданным замедлением, дотягиванием, стопорением и последующим наложением механического тормоза на барабан ШПМ. Для движения клети ШПМ в противоположном направлении во время паузы выполняется переключение контакторов в реверсорах, изменяющих фазировку напряжения статора двигателей Д1, Д2.
За счет частотного регулирования момента и скорости АДФР с помощью роторных транзисторных преобразователей типа «ЭРАТОН-ФР» электропривод ШПМ обеспечивает:
- выбор зазоров в механических передачах и плавное натяжение канатов в паузах между пусками ШПМ;
- формирование с высокой точностью требуемой многопериодной диаграммы скорости подъемной машины независимо от изменения нагрузки;
- плавный разгон сосудов ШПМ за заданное время без потерь мощности в цепи ротора электродвигателя;
- стабилизацию скорости сосудов ШПМ в периоды равномерного движения с точностью не хуже 1% независимо от степени уравновешенности и характера изменения концевых усилий;
- выравнивание нагрузки электродвигателей на всех интервалах движения сосудов ШПМ;
- рекуперативное торможение с возвратом энергии движущихся масс в питающую сеть;
- замедление сосудов ШПМ за заданное время с формированием требуемого усилия любого знака;
- рекуперативное торможение электродвигателей с возвратом энергии движущихся масс в питающую сеть в периоды замедления сосудов ШПМ при формировании отрицательных тормозных усилий;
- малое время замедления и высокую точность остановки ШПМ без применения механического тормоза, который включается только после полной остановки ШПМ;
- работу ШПМ на пониженных скоростях в режимах маневрирования, дотягивания, постановки на кулаки, движения в разгрузочных кривых, осмотра ствола шахты без непроизводительных потерь времени и электроэнергии в роторной управляющей станции;
- компенсацию реактивной мощности, потребляемой асинхронными электродвигателями ШПМ, без применения дополнительных компенсаторов реактивной мощности.
Электропривод с преобразователями «ЭРАТОН-ФР» позволяет повысить производительность ШПМ за счет сокращения интервалов движения сосудов ШПМ с малой скоростью и формирования требуемой диаграммы скорости с высокой точностью.
За счет обеспечения высокой точности управления с плавным замедлением и точной остановкой сосудов ШПМ частотно-регулируемый электропривод «ЭРАТОН-ФР» исключает проскакивания и удары клети, удары скипа по разгрузочным кривым, что продлевает срок службы механизмов и снижает эксплуатационные затраты.
Электропривод с ПЧ «ЭРАТОН-ФР» обеспечивает снижение потребления электроэнергии ШПМ более чем на 30% по сравнению с традиционным электроприводом на базе пусковой резисторно-контакторной станции.
При модернизации действующих электроприводов с электродвигателями с фазным ротором пусковая резисторно-контакторная станция (ПРКС) и станция динамического торможения (СДТ) могут быть сохранены в качестве резервного электропривода. На рисунке 3 показана однолинейная структурная схема двухдвигательного электропривода ШПМ после модернизации с применением роторных преобразователей частоты «ЭРАТОН-ФР» и с резервированием. В силовой схеме электропривода (рисунок 3) после модернизации сохранено в качестве резервного все оборудование традиционного электропривода с ПРКС и СДТ (рисунок 1). Во время работы преобразователей «ЭРАТОН-ФР» пусковые станции отключается низковольтными переключателями (НП1, НП2). При этом, пусковые станции (ПРКС) и станции торможения (СДТ) резервируется в рабочем состоянии и могут быть включены в любой момент времени для пуска и регулирования скорости электродвигателей. Такая возможность повышает надежность электропривода ШПМ.
Рисунок 3
Модернизация ШПМ переменного тока с заменой пусковой резисторно-контакторной станции и станции динамического торможения на электропривод с преобразователями производится на действующей установке без прекращения ее работы. Предварительно выполняется монтаж преобразователей «ЭРАТОН-ФР» на свободных площадях без остановки работающей ШПМ. После окончания монтажа в кратковременные паузы в работе ШПМ проводится настройка электропривода с ПЧ «ЭРАТОН-ФР», после чего электропривод «ЭРАТОН-ФР» вводится в работу простым переключением контакторов НК1 и НК2. Пусковая резисторно-контакторная станция и станция динамического торможения сохраняются в работоспособном состоянии в горячем резерве, что обеспечивает резервирование электропривода ШПМ.
На применение преобразователей частоты «ЭРАТОН-ФР» на опасных производственных объектах, в том числе и на шахтах, имеется разрешение № РРС 00-38883 федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору.
Опыт внедрения
| Заказчик | Объект | Тип и мощность электропривода | Год реализации проекта |
|---|---|---|---|
| Данные о заказчике закрыты до окончания реализации проекта | Шахтная подъемная машина МПБ-5-2,5-2,5 (клеть) | ЭРАТОН-ФР-550,
2 шт. 1000 кВт | 2019 |
| АО «Сибирь-Полиметаллы», рудник Корбалихинский, Алтайский край, г. Змеиногорск | Шахтная подъемная машина ЦШН 3,25х4 (клеть) | ЭПТОН-М-2400,
1000 кВт | 2019 |
| АО «Сибирь-Полиметаллы», рудник Корбалихинский, Алтайский край, г. Змеиногорск | Шахтная подъемная машина ЦШН 5х4 (скип) | ЭПТОН-М-4000,
3000 кВт | 2019 |
| АО «СУБР», шахта «Ново-Кальинская», Свердловская область, г. Североуральск | Шахтная подъемная машина 1-6х2,8Д (клеть) | ЭРАТОН-ФР-1250,
2 шт. 1250 кВт | 2017 |
| АО «Дальполиметалл», рудник «Николаевский», Приморский край, г. Дальнегорск | Шахтная подъемная машина ШПМ ЦШ 4х4 | ЭПТОН-М-3600,
1900 кВт | 2017 |
| АО «Топпром», шахта «Юбилейная», г. Новокузнецк | Шахтная подъемная машина 2Ц-5*2,4 (скип) | ЭРАТОН-ФР-630,
2 шт. 2х630 кВт | 2016 |
| ОАО «ОУК Южкузбассуголь», филиал «Шахта «Осинниковская», Кемеровская обл., г. Осинники | Шахтная подъемная машина 2Ц4х1,8 (клеть) | ЭРАТОН-ФР-800
800 кВт | 2013 |
| ОАО «ОУК Южкузбассуголь», филиал «Шахта «Осинниковская», Кемеровская обл., г. Осинники | Шахтная подъемная машина 2Ц6х2,4 (клеть) | ЭРАТОН-ФР-1000, 2 шт.
2 х 1000 кВт | 2013 |
| ОАО «ОУК Южкузбассуголь», филиал «Шахта «Осинниковская», Кемеровская обл., г. Осинники | Шахтная подъемная машина 2Ц5х2,3 (скип) | ЭРАТОН-ФР-800, 2 шт.
2 х 800 кВт | 2012 |
| ОАО «ОУК Южкузбассуголь», филиал «Шахта «Осинниковская», Кемеровская обл., г. Осинники | Шахтная подъемная машина 2Ц5х2,3 (скип) | ЭРАТОН-ФР-800, 2 шт.
2 х 800 кВт | 2012 |
| ОАО «СУЭК-Кузбасс», Шахта «Комсомолец», Кемеровская обл., г. Ленинск-Кузнецкий | Шахтная подъемная машина 2Ц-5*2,3 | ЭРАТОН-ФР-800, 2шт.
2х800 кВт | 2014 |
| ОАО «Приморский ГОК», Приморский край, п. Восток | Шахтная подъемная машина 2Ц6х2,8 (клеть) | ЭРАТОН-ФР-630, 2 шт.
2 х 630 кВт | 2009 |
Для заказа электропривода шахтной подъемной машины заполните опросный лист. Заполненный опросный лист отправьте по факсу (383) 342 84 90 или по электронной почте по адресу erasib@erasib.ru.
За консультацией обратитесь к нашим специалистам по телефону (383) 383 07 96 либо по электронной почте erasib@erasib.ru и Вы получите предложение с учетом специфики вашего предприятия и с учетом расходов на доставку, проектные работы, шефмонтаж и пуско-наладочные работы.
