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冀中能源峰峰集团薛村矿变频改造

浏览次数: 日期:2009-12-9 14:40:56

一、矿井提升机概况

冀中能源峰峰集团有限公司薛村矿(风井区)副井提升系统,担负着地面至三水平之间人员、物料、矸石的提升任务,提升机在整个煤矿安全生产中占有重要的地位。因此,要求矿井提升机电力拖动系统具有良好的安全可靠性、控制精度及调速性能。

矿井提升机作为矿山最大的电气设备之一,其耗电量占矿山总耗电量的30%—40%,并且运行特性复杂,速度快,惯性大,一旦提升机失去控制,不能按照给定速度运行,就可能发生超速、过卷等重大安全事故,造成设备损坏甚至人员伤亡。因此,矿井提升机的电控系统的技术性能和可靠性直接影响着矿井的安全生产。

目前,副井提升机电控系统多采用交流电动机转子回路串电阻调速,由于采用常规继电器控制,导致系统调速精度低,可靠性差,维护费用大,电机启动电流及切换电流冲击大,设备运行不平稳,易引起电气及机械冲击;且控制线路复杂,工作稳定性和可靠性差,缺少故障诊断功能,排查故障困难;转子回路串接电阻,白白消耗电能造成能源浪费;电机滑环处容易发生接触不良,引发设备故障,造成维护工作量增加及维修材料费用升高;并且所有接线端子裸露在外,暴露在空气中,给提升安全带来极大的危害。因此,对该类型提升机电控调速系统进行改造升级是非常必要的。

 

二、原矿井提升机系统概述

在加速过程中,交流接触器KM1—KM10逐级吸合,转子回路电阻依次减小,以保证加速力矩的平均值不变。如果要求电动机低速运行,则需在转子回路串较大电阻。为了解决减速段的负力要求,采用动力制动方案,即将定子侧的高压电源切除,在定子绕组上施加低频电源,让电动机工作在发电伏态。

2.1、这种拖动方案存在的问题

1、开环有级调速,加速度难以准确控制,调速精度差;

2、触点控制,大量使用大容量开关,系统维护工作量大,可靠性差;

3、运行效率低,在低速时大部分电能都消耗在电阻上;

4、电机的机械特性偏软,一般电阻上消耗的功率约为电动机输出功率的20%-30%;

5、接触器经常吸合与断开,噪音比较大。 

此种电控调速方控制方式简单、技术性能和运行效率低,不符合《机电安全质量标准化标准》要求:提升系统未实现PLC控制。不适应目前节能减排新形势的要求,是这次电控系统改造的主要原因所在。

摩擦式提升机(洛阳矿山机器厂)

设备名称

型号规格

设备名称

型号规格

摩擦式提升机

JKMK-2.8×4

减速器

XP—1000

滚筒直径

2.8m

速比

10.5

滚筒宽度

1.2m

最大输出扭矩

2800Kgm

钢丝绳根数

4条

最大转速

750r/min

钢丝绳最大静拉力差

300000N

提升容器

双层罐笼

最大提升重量

10T

电控系统

JKMK—J—B—300I

最大提升速度

7.4m/s

井深

480m

提升方式

立井罐笼提升



 

三相异步电动机(哈尔滨电机厂)

型号

YR1000—12/1430

功率

1000KW

转速

492r/min

定子电压

6KV

定子电流

126A

转子电压

691V

转子电流

679A

制造厂家

哈尔滨电机厂



 

 

三、技术改造的原由

随着薛村矿原煤产量的不断提升,开掘工作量急剧上升,特别是三水平重点工程,随着该工程的快速开拓,矿井排矸量也相应地增加,在现有提升条件下,副井提升系统只能采用压缩检修时间来满足生产需要。

副井提升电控系统现使用的电控装置为JKMK—J—B—300I型常规继电器控制系统,采用转子串电阻调速的方式,此调速方式技术相对落后,无效功耗过大,结构复杂,且运行效果很不理想,该系统由常规的继电器、自整角机、磁放大器等电气元件组成逻辑控制电路。电气控制系统虽然设计有多种控制功能,但有些功能在现场实现起来非常困难;并且控制逻辑功能使用了大量的电气触点,这些触点又都是暴露在空气中,受灰尘和大气氧化的影响,时有失效现象发生;再加上有些功能是电参量与机械闸形成闭环控制,跟随性很差,导致电气保护功能、控制精度和可靠性较差,控制系统相关的保护功能失效,系统运行安全得不到保证,而且维护工作量较大。

提升系统在调速区运行时,速度的调节和控制主要方法是在电机转子回路串电阻和利用工作闸来调整拖动力矩,在调速过程中大量电能白白消耗在转子电阻上,不但造成了大量电能的浪费和调速电阻工作温度升高,寿命缩短,维护量和维护费用增大,而且电阻室空间空气温度很高(夏季温度在50℃以上)。

提升系统工作在加速、减速、爬行区的时间占全程运行时间的70%,司机需要频繁操作来完成提升工作,极易疲劳。

因此,对该系统电控进行技术改造,解决系统存在的问题和弊病,提升系统安全运行系数,实现高效节能运行非常必要。

 

四、技改后实现的经济效益

1、采用变频调速后,可避免潮湿天气发生电气事故,按两年更换一套高压接触器计算,两年可节约6万元,年可节约3万元。

改造前因副井停车造成的间接损失达10万余元,包括影响进度、产量等。

改造前经常出现紧急停车事故,容易对钢丝绳造成损坏,改造后使用全自动就可避免紧急停车,制动平稳,可延长钢丝绳的使用寿命。

2、薛村矿(风井区)副井提升机使用后与使用前耗电量的比较,可节电27%,按此计算,副井现每勾耗电17.5kW/h(由绞车技术性能测定报告中查出),副井绞车目前提升勾数为250勾,每年按350天计算,每kW/h按0.53元,年可节电413437.5度,节资21.91万元。

0.27Χ17.5Χ250Χ350=413437.5kW/h

0.53Χ413437.5=219121.88元=21.91万元 

3、采用变频调速控制系统,甩掉了交流接触器及时间继电器等,不再造成触点及线圈烧坏,金属电阻箱频繁烧坏,也不必频繁更换碳刷,年可节约材料费及其它费用共计2.2万元。 

4、年节约维修工时费用

副井绞车电控系统变频改造后,大大降低了维修量,变频器的平均无故障时间为10-20年,从而省去现有控制系统的周检、月检及停产检修的维修工时费。

粗略计算(按每年50周、8人参加检修、8小时周检、平均日薪70元。月检可减少5人,)每年检修工时费:

50Χ5Χ70=17500元=1.75万元 

5、年节约总费用

6+10+21.91+2.2+1.75=41.86万元

冀中能源峰峰集团有限公司薛村矿(风井区)副井提升系统采用变频器调速以后,克服了传统电控系统的缺陷,调速精度高,噪声污染消失,操作也方便,深受现场操作工的欢迎;更重要的是绞车运行可靠,而且节电效果显著,具有非常明显的经济效益和社会效益。在矿井提升系统中值得推广应用。


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