Низковольтный рекуперативный электропривод для шахтных подъемных машин

ЗАО «ЭРАСИБ» разработало и предлагает к поставке ряд комплектных частотно-регулируемых электроприводов на базе низковольтных (0,69 кВ) рекуперативных транзисторных преобразователей частоты типа «ЭРАТОН-М5-Р-3» собственной разработки и производства и низковольтных (0,66-0,69 кВ) асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (АДКЗ), например, типа АЧРО и АДЧРС производства ООО «НПО «ЛЭЗ» (г. Санкт-Петербург).

Комплектный электропривод разработан для редукторных шахтных подъемных машин (ШПМ) с одним и двумя приводными электродвигателями номинальной мощности от 500 до 1250 кВт. Преобразователи частоты типа «ЭРАТОН-М5-Р-3» производства ЗАО «ЭРАСИБ» могут управлять низковольтными (0,66-0,69 кВ) асинхронными и синхронными электродвигателями любых производителей по выбору Заказчика, например, электродвигателями производства фирм «Силовые машины», СИМЕНС, АВВ и др. без потери качества и надежности управления ШПМ. В комплекте с электроприводом может поставляться система автоматизированного управления и контроля подъемной машиной (САУК ПМ) и система стволовой сигнализации и связи (САУК ССС), например, разработки и производства АО «СИНТЭП» (г. Новосибирск).

На рисунке 1 показана структурная схема силовых цепей преобразователя «ЭРАТОН-М5-Р-3».

Рисунок 1. Структурная схема силовых цепей преобразователя частоты «ЭРАТОН-М5-Р-3»

Силовая схема преобразователя частоты (рисунок 1) содержит входной силовой фильтр, активный входной выпрямитель-рекуператор, накопительный конденсатор (НК) в звене постоянного тока, выходной транзисторный инвертор и выходной силовой фильтр dU/dt, или «синусный» LC-фильтр. Питание преобразователя частоты осуществляется от сети 6 кВ 50 Гц через сухой понижающий трансформатор. Входной силовой фильтр и входной активный выпрямитель-рекуператор обеспечивают синусоидальный ток в питающей сети. Выходной инвертор напряжения с синусоидальной ШИМ в комбинации с выходным силовым «синусным» фильтром обеспечивают синусоидальное напряжение и ток в обмотках электродвигателя с коэффициентом искажения менее 2%. По согласованию с производителем электродвигателей для снижения стоимости преобразователя частоты возможна замена выходного «синусного» фильтра на фильтр защиты двигателя от перенапряжений (фильтр dU/dt). За счет активного выпрямителя и выходного инвертора напряжения с накопительным конденсатором в звене постоянного тока (НК) из питающей сети потребляется только активная мощность. Система управления преобразователями «ЭРАТОН-М5-Р-3» цифровая микропроцессорная.

В Таблице представлены параметры ряда транзисторных преобразователей «ЭРАТОН-М5-Р-3», разработанных для электропривода ШПМ с приводными электродвигателями номинальной мощности 500, 630, 800, 1000 и 1250 кВт. Все преобразователи ряда рассчитаны на номинальное выходное напряжение 690В и выходную частоту до 65 Гц. Преобразователи выдерживают длительно номинальный ток нагрузки и в течение 60 секунд максимальный ток нагрузки. Конструктивно преобразователи «ЭРАТОН-М5-Р-3» выполняются в виде шкафов с односторонним обслуживанием со степенью защиты IP54. Охлаждение преобразователей принудительное воздушное.

Система управления электроприводом с преобразователями «ЭРАТОН-М5-Р-3» - цифровая двухконтурная система автоматического регулированием момента и скорости с использованием сигнала от цифрового датчика положения вала электродвигателя (энкодера).

Система управления разработана с учетом особенностей многоканатной подъемной машины со шкивом трения, которые заключаются в отсутствии жесткой кинематической связи между шкивом трения и канатами. Эта особенность может приводить к проскальзыванию канатов по шкиву трения, пробуксовке шкива относительно канатов и колебанию канатов с угрозой аварии ШПМ.

Проскальзывания и колебания в канатах возникают при ступенчатом или резком изменении момента на шкиве трения. Поэтому разработанная ЗАО «ЭРАСИБ» система управления исключает «рывки» электромагнитного момента на валу электродвигателя за счет реализации следующих функций:

1. Система управления формирует S-образную тахограмму разгона электродвигателя с плавным изменением во времени электромагнитного момента электродвигателей.
2. В системе регулирования применены адаптивные регуляторы с изменяемыми коэффициентами передачи в функции времени и скорости.
3. Применена интеллектуальная установка начальных условий регулятора скорости.

Пример Технического предложения на поставку комплектного частотно-регулируемого электропривода и САУК ПМ:

«Комплектный частотно-регулируемый двухдвигательный электропривод и система автоматизированного управления и контроля САУК ПМ по «Техническому заданию на модернизацию (техническое перевооружение) привода клетевой шахтной подъемной машины МК 3,25х4 pn шахты «Северопесчанская» ОАО «Богословское рудоуправление».

Предлагается к поставке комплектный двухдвигательный частотно-регулируемый электропривод на базе низковольтных (0,69 кВ) рекуперативных транзисторных преобразователей частоты с микропроцессорным управлением типа «ЭРАТОН-М5-630-Р-3» (630 кВт, 0,69 кВ, 0-65 Гц) разработки и производства ЗАО «ЭРАСИБ» и низковольтных (0,69 кВ) асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (АДКЗ) типа АЧРО-630-0,69-500УХЛ4 (630 кВт, 500 об/мин) производства ООО «НПО «ЛЭЗ» (г. Санкт-Петербург), а также система автоматизированного управления и контроля подъемной машиной (САУК ПМ) разработки и производства АО «СИНТЭП» (г. Новосибирск).

Однолинейная структурная схема электропривода с низковольтными (0,69 кВ) асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором (АДКЗ) показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Однолинейная структурная схема электропривода ШПМ с низковольтными АДКЗ и САУК ПМ.

На рисунке 2 показаны два понижающих (6/0,69 кВ) трансформатора (Т1, Т2) «сухого» типа мощностью 800 кВА, которые питают низковольтные транзисторные рекуперативные преобразователи частоты типа «ЭРАТОН-М5-630-Р-3». Выходы преобразователей частоты подключены к статорам асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором (М1, М2) типа АЧРО-630-0,69-500УХЛ4. Вал каждого электродвигателя через понижающий редуктор соединен с приводным валом барабана ШПМ. Обязательными элементами электропривода ШПМ с приводными АДКЗ являются цифровые датчики положения вала электродвигателей (энкодеры BS1, BS2). Связь преобразователей частоты между собой и с системой управления ШПМ осуществляется через контроллер связи (КС СУ ШПУ). Преобразователи частоты «ЭРАТОН-М5-630-Р-3» разработки и производства ЗАО «ЭРАСИБ» представляют собой двухуровневые рекуперативные транзисторные преобразователи частоты с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией. Структурная схема силовых цепей преобразователя «ЭРАТОН-М5-630-Р-3» показана на рисунке 1.

Основные параметры преобразователя частоты «ЭРАТОН-М5-630-Р-3»:

1. Номинальная мощность подключаемого электродвигателя – 630 кВт.
2. Номинальный ток нагрузки – 726А.
3. Номинальное выходное напряжение – 690В.
4. Выходная частота – от 0 до 65 Гц.
5. Допустимая перегрузка – 160% в течение 60 секунд.
6. Метод регулирования момента электродвигателя – векторное управление с датчиком.
7. Степень защиты преобразователя – IP54.
8. Защитные функции:
• пониженное напряжение;
• перенапряжение;
• перерегулирование/перегрузка;
• замыкание на землю;
• короткое замыкание;
• защита от опрокидывания;
• защита от блокировки двигателя;
• перегрев двигателя;
• перегрев преобразователя;
• блокировка параметров.
9. Габариты (ВхШхГ) – 2200х4000х600 мм.
10. Количество шкафов одностороннего обслуживания – 4 шт.
11. Масса – 2000 кг.

Основные параметры асинхронного электродвигателя АЧРО-630-0,69-500УХЛ4:

1. Номинальная мощность – 630 кВт.
2. Номинальное напряжение – 690В.
3. Частота электрического тока – 50 Гц.
4. Номинальный ток статора – 726А.
5. Синхронная частота вращения – 500 об/мин.
6. Номинальная частота вращения – 496 об/мин.
7. КПД – 95,5%.
8. Коэффициент мощности – 0,76.
9. Режим работы – S5.
10. Степень защиты двигателя – IP54.

Система автоматизированного управления и контроля подъемной машиной САУК ПМ производства АО «СИНТЭП» предназначена для решения на современном уровне задач эффективности и безопасности работы шахтной подъемной установки.

Для решения этих задач САУК ПМ реализует следующие возможности:

1. 100% резервирование шкафов управления.
2. 100% дублирование датчиков – по комплекту для каждого шкафа.
3. Непрерывный контроль всех параметров безопасности подъемной машины.
4. Оптимальное управление механизмами подъемной машины.
5. Постоянный мониторинг ситуации и обеспечение условий для своевременного принятия предупредительных и защитных мер по обеспечению безопасной работы подъемной машины.
6. Предоставление оперативному и обслуживающему персоналу обширной, своевременной и достоверной информации о текущих и зарегистрированных в базе данных режимах работы ШПУ в виде мнемосхем, графиков, таблиц на экранах пульта машиниста и пульта механика.
7. Регистрацию, хранение и автоматизированное воспроизведение информации о работе подъемной машины за требуемый интервал времени.

САУК ПМ обеспечивает возможность управления подъемной машиной в следующих режимах:

1. Автоматический: возможен при работе ПМ в режиме «Груз». Запуск машины выполняется автоматически по сигналам загрузки/разгрузки подъемного сосуда, задание скорости выполняется по командам, задаваемым устройствами контроля положения сосудов, останов по сигналам копровых датчиков положения. Данный режим реализуем только при условии наличия автоматизированного загрузочного устройства.
2. Полуавтоматический: порядок управления такой же, как при автоматическом запуске, но начальную команду пуска задает машинист подъема с пульта управления. При работе подъемной машины в режиме «Груз» машинист нажимает кнопку отправки клети на участок загрузки, далее клеть, без участия машиниста, опускается на загрузку. При работе подъемной машины в режиме «Люди» машинист по согласованию со стволовым (или людьми, находящимися в клети, с помощью ВЧ-связи) нажимает кнопку отправки клети на выбранный горизонт. Перемещение и остановка клети на выбранном горизонте происходит без дополнительного вмешательства машиниста и стволового.
3. Ручной: команды пуска, останова, задание скорости выполняет машинист подъема с пульта управления. Ручной режим может использоваться во всех режимах работы (груз/люди/ревизия). Машинист может запускать и останавливать подъем при любом положении скипа/клети-противовеса в стволе.

Применение САУК ПМ приводит к значительному повышению экономической эффективности технологического процесса грузо-людских подъемных машин:

1. Работа в полуавтоматическом режиме исключает задержки при формировании управляющих воздействий машиниста подъема, что существенно увеличивает общую производительность подъемной машины.
2. Движение на всех участках траектории выполняется с максимально разрешенной скоростью.
3. Предохранительное торможение выполняется только в обоснованных случаях.

САУК ПМ выполняет следующие основные функции:

1. Защита подъемной машины при выходе значений параметров безопасности за допустимые пределы, заданные в виде уставок срабатывания.
2. Контроль исправности элементов, узлов и блоков, выход из строя которых приводит к потере защитных функций системы.
3. Блокировка, не допускающая самовосстановления системы после исчезновения или устранения причины срабатывания защит.
4. Взаимная проверка скорости (защита от пробуксовки и проскальзывания каната), выполняемая сравнением скорости канатоведущего шкива со скоростью отклоняющего шкива. Ситуация "Проскальзывание канатов" определяется, если скорость каната больше скорости канатоведущего шкива.
5. Выдача в заданных точках пути путевых команд, необходимых для безопасного управления и защиты ШПУ.
6. Контроль цепи тормоза предохранительного (ТП) и определение причин его срабатывания.
7. Контроль состояния и положения оборудования ШПУ по сигналам соответствующих датчиков и выдача сообщений.
8. Контроль идентичности работы резервированных каналов ШУГ и ШУЛ и выдача сигнала "запрет пуска".
9. Визуализация заданных режимов работы, местоположения подъёмных сосудов в стволе, скорости движения (тахограмм), а также значений фактической скорости движения, пройденного пути, токов электродвигателя, состояния тормозной системы.
10. Регистрация, хранение, архивирование состояний и режимов работы ШПУ.
11. Воспроизведение исторической информации за указанный период времени.

САУК ПМ обеспечивает полноценную замену электромеханических устройств контроля и отображения информации, применяемых на подъемной установке:

1. Аппарата задания и контроля хода (АЗК, АКХ).
2. Устройства регистрации параметров (УРП).
3. Ограничителей скорости (РОС, ЭОС).
4. Реле обратного хода (РОХ).
5. Аппарата защиты от пробуксовки и проскальзыванию канатов (АЗП).
6. Сельсинных указателей глубины (положения подъемных сосудов в стволе).
7. Стрелочных указателей скорости движения подъемных сосудов и самопишущих скоростемеров.

Программно-технические средства САУК ПМ включают в себя следующие группы оборудования:

1. Датчики, в т.ч. импульсные датчики, датчики синхронизации и датчики положения (нижний уровень).
2. Шкаф автоматического ввода резерва АВР с функциями ШС, предназначенный для питания низковольтных потребителей по I категории электроснабжения (нижний уровень).
3. Шкаф коммутации ШК (нижний уровень).
4. Шкаф управления главный ШУГ, предназначенный для контроля, диагностики, защиты и сигнализации состояния ПМ (средний уровень).
5. Шкаф управления локальный (ШУЛ), предназначенный для контроля, диагностики, защиты и сигнализации состояния ПМ (средний уровень).
6. Пульт управления подъемной машиной ПУ ПМ с функциями телесигнализации, телезащиты и связи, оснащенный диагностическим пультом механика подъема с лицензионным и прикладным программным обеспечением.
7. Сетевые средства, обеспечивающие внутри- и межуровневый обмен данными, а также обмен данными с существующей системой стволовой сигнализации и связи и оборудованием силового электропривода.

За консультацией обратитесь к нашим специалистам по телефону либо по электронной почте, указанным в верхней части сайта, и Вы получите предложение с учетом специфики вашего предприятия и с учетом расходов на доставку, проектные работы, шефмонтаж и пуско-наладочные работы.