煤矿电机（共8篇）
煤矿电机 篇1
一、功能要求
根据煤矿电机应急调速系统所使用的环境及工作特点, 系统的功能要求如下:
1. 此套系统作为煤矿应急系统使用,
因符合煤矿安全生产的要求, 布局合理、结构紧凑、电气隔离等;符合煤矿生产环境的要求, 现场温度和湿度, 电磁辐射等级;防爆等级等。
2. 此系统的调速功能应满足煤矿中多数电机运转的要求:
软启动、多功能、高精度、大转矩、电源故障保护、多种上位机通讯功能、完全、锁相功能, 具有电机保护的功能 (符合国家煤矿电动机保护的标准) ;
3. 系统应具有两层网络结构, 现场控
制器 (变频器) 控制电机运行并采集相关信息, 用于主控制器的分析与处理, 上位机在中央控制室将电机及变频器的工作反映在显示器上, 工作人员监控系统自动运行, 并在必要时作出决策。
4. 此系统作为其他变频器出现故障的情况下的应急使用, 应具有投入运行快的特点。
5. 系统具有快速切换变频器的功能。
自动切换、人工切换和手动切换两种功能。当系统发出报警或正在使用的变频器异常运转, 但依然在运行时, 应急变频器与发生故障的变频器进行切换, 为自动切换。在故障变频器停止运行或电机停止运转时, 由人工设定电机参数启动应急变频器为人工切换。人工手动打开变频器与电机连接开关, 然后启动变频器的为手动切换。
6. 系统应具有完备的报警能力。
以便实现对变频器真实状态的提前预判, 及时作出是否切换、选择哪种方式切换的决定;
7. 系统具有在线及现场监控功能。
使用触摸屏在现场进行实时监控, 在上位机上设计监控系统, 实现在线实时监控。
二、煤矿电机应急调速系统的控制方案
根据上一节所介绍的系统功能要求, 设计系统控制方案如下:
由上图可以看到, 整个控制系统由总线将主控制器PLC、变频器、切换装置连接起来, 应急调速系统中应急变频器是这样工作的。变频器1、变频器2等的输出信号 (电压、频率、转速) 输入到PLC, 由PLC内部的A/D转换模块再把它转换为数字信号并记录。一旦变频器1或2出现故障报警, PLC启动将应急变频器, 并把已保存的故障变频器中设定的参数 (如电机参数、频率上下限等) 设定为应急变频器的参数。如果此时故障变频器仍在运行, 待到两变频器同频同相时, 切换变频器。如故障变频器停止运行, 则使用应急变频器重新启动电机。应急变频器的运行是由PLC控制的, 其输出转速信号输入到PLC, 经转换运算处理后, 与系统设定的值进行对比, 得到信号的偏差值, 再通过模糊-PID控制算法得到应急变频器新的运行参数, 转换为模拟信号后去控制变频器的输出频率, 进而控制电机的转速。主控制器通过计算偏差信号值的正负, 决定电机的转速是提高还是降低。系统整体结构如图:
三、煤矿电机应急调速系统的组成
为了实现以上功能, 系统的结构由PLC、变频装置、人机界面、切换装置、通讯接口和报警装置等组成。其中人机界面采用触摸式显示屏。图2是其完整的电机应急调速系统框图:
1. PLC
PLC是应急调速控制系统的核心, 它通过采集系统中各变频器记录的相应电机信号, 故障报警信号, 并对采集到的数据进行分析, 实施相应的控制算法处理, 然后对变频器、切换装置做相应的控制动作, 以实现对系统的控制。
2. 变频装置
变频器是实现对电机转速的控制, PLC将控制信号输入到变频器, 进而改变变频器的输出频率, 实现对电机的运行频率的控制。系统运行时, PLC控制系统检测变频器1的反馈的信号, 如果变频器1发生故障发出报警, 判断其故障类型, 如仍在运行, PLC将电机1的参数导入应急变频器并变频运行, 待同频同相时, 先将故障变频器1从先前投入运行的电机中脱出, 并将该电机切换到应急变频器下运行。如变频器1由于故障停止运行, 在延时一段时间后, 由应急变频器重新启动电机1。
3. 人机界面
操作人员通过人机界面修改系统的初值参数的设定, 如管网压力初值, 变频器、PID控制器等初值参数。获取供水系统的相关信息, 系统的运行状况及设备是否故障, 监视供水系统的整个运行过程。
4. 切换装置
切换装置:当变频器需要定期检查维护、变频器出现故障征兆或变频器故障是, 在PLC的控制下实现变频器与应急变频器之间的切换工作, 由转换开关, 锁相环同步控制器, 继电器, 交流接触器等组成。
5. 串行通讯接口
通讯接口是数据进行交换的桥梁, 是每个控制系统的不可缺少的组成部分。用于同上位PC机或工业监控系统之间进行交换。
6. 报警装置
报警环节是每个控制系统应具有的一个环节, 为了防止控制过程中因电机过载, 变频器出现异常, 以及出现故障的变频器波及其他设备, 导致整个系统的运行出现故障, 系统必须对各种可能出现的故障信号进行实时监测, 并由PLC判别其故障原因, 进一步采取相应的保护行动, 避免损失。
四、结论
本文综述了煤矿电机应急调速的功能要求、控制方案及其组成, 对煤矿电机的应急调速有很好的启示。
参考文献
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[3]刘瑞国, 孙玉霞.刘芒果.变频调速技术在煤矿固定设备中的应用[J].煤矿机械, 200 (59) ;130-132.
煤矿电机 篇2
一、事故经过：
2014年4月5日夜班5点3#压风机出现故障停机。5日早班机电人员进行检修，发现接触器烧坏、电机绝缘为零。随即拆除电机，更换250A接触器（原压风机接触器为150A）。
二、设备概况：
3#压风机（SA-120A型单螺杆空气式，电机为120KW、380V）在2011年调入我矿投入使用，目前已使用3年有余，使用接触器为150A，使用期间更换多次电机轴承。电机一直正常使用。
三、事故原因：
1、压风机电机为120KW，接触器为150A，因该电机是长期运行。接触器选型小。在此前已烧坏3个接触器。接触器粘连致电流不平衡是烧坏电机直接原因。
2、在烧坏电机前，已烧坏3个接触器，机电维护人员只更换接触器，没有深究原因。是导致烧坏电机的间接原因。
四、解决方案：
1、原150A接触器更换250A接触器。
2、由空气式接触器更换为真空式接触器（真空式接触器比空气式接触器在质量上有保障）。
五、事故教训：
1、对设备的选型要合理。
2、勤巡查，发现问题及时分析处理故障。
煤矿电机常见故障分析及诊断方法 篇3
1 电机常见故障和处理
1.1 电机启动故障分析及处理
电机的启动故障常指接通了电源后, 按下启动键, 电机不能正常启动, 甚至没有任何反应。遇到该故障时, 首先应该确认是否因电源或线路引起, 应采取合理的方法检测电源、保险丝和线路进行诊断, 确定是电源、线路的问题, 检测出属于哪一方面引起, 有针对性地进行全面检查。此外, 当电机启动后, 电机的运行速度较低, 这往往是由于电压不稳或者过低引起, 需要关闭电机开关进行对供电电路检测和维修。
1.2 电机电压故障分析及处理
合理的电压值是保障电机正常运行的基础, 过高的电压往往会引起过热现象烧毁电机的内部构件, 而过低的电压往往造成电机转速异常, 甚至带不动电机。因此, 在启动电机之前, 应该保障电压的稳定与合理, 确保使用电压与电机额定电压相符合。同时, 在保障电压正常的情况下, 应保障电机的运行参数和运行状态正常, 在使用电机时, 应定时检查电机的各项性能, 同时认真检查电机内置风扇的运行状况, 保证电机所处环境通风正常。这样, 才能在保证使用电压合理的情况下, 最大程度的发挥电机的使用性能, 有助于延长电机的使用寿命。
1.3 电机烧损原因分析及处理
在煤矿企业生产过程中, 电机烧损现象严重。资料显示, 部分矿区万吨煤的电机烧损率为1.5台, 有些矿区更高, 甚至达到2.1台, 远远超过了原煤炭部要求的电机烧损率指标。电机烧损不仅影响到了煤矿的正常生产, 带来了极大的经济损失, 还会降低井下的安全生产水平, 因此, 分析电机烧损原因和采取针对性的措施进行处理极为重要。根据笔者经验, 认为井下电机频繁烧损除了电机质量因素外, 主要由超载过热引起: (1) 输送机的一台电机烧损后不采取措施继续违规使用单机拖动, 造成电机负荷加大, 同时受到部分回头煤的作用, 进一步加大电机工作载荷, 造成电机烧损发生; (2) 煤矿井下变电所的动力变压器投入运行后, 没有正确的搭接输送电压接头, 造成电机所接入的电压过高或者过低, 超出了合理电压±5%的值, 导致电机承载不均甚至超负荷运行, 降低了电机的运行效果, 甚至会引起电机烧损; (3) 电机轴承密封不好, 造成电机绕组线圈短路, 过热而造成电机烧损; (4) 电机所用三相电压不稳定或者长期不平衡, 导致电机运行异常, 有时还会造成电机过热而烧损。
电机的烧损是电机最常见故障, 可根据电机烧损原因有针对性的采取措施来防范电机烧损发生: (1) 应用质量可靠的电机, 对故障电机进行维修时, 选择质量好的绝缘材料, 提高浸漆、烘干质量, 同时应做好修后测试项目, 如电阻测点、三相空载电流、温升试验、电流漏泄试验、电机平衡测定等等; (2) 电机开关应选用合理、可靠的多功能开关, 使其具备断相、过载、短路等多种保护功能; (3) 要保证合理的电压, 电端电压应符合-5%~+10%, 三相电压应满足±5%; (4) 加强电机使用管理制度, 执行电机烧损奖罚制度, 健全电机司机的包机责任制度, 同时要将电机的日常维护与定期检修相结合, 做好电机使用状况的点线流程检查。
2 电机故障诊断方法
煤矿电机使用过程中, 电机经常会因频繁启动、电压不稳、超负荷运行等情况导致故障发生。在电机出现故障时, 一般首先根据电机的震动、运行声音、温度等物理因素进行判断故障种类和故障位置, 即可以用温度检测仪对故障电机的发热部件进行检测来确认故障类型, 而后根据故障电机所发出的声音和震动进行故障位置确定, 该方法主要依靠的是电机维修技术人员的经验。另外, 维修人员还经常利用频谱分析仪根据电流变化来确认电机的故障过程, 或者根据电机绝缘结构的检测得出电机工作性能, 从而来确定电机故障发生的原因和位置。
此外, 随着人工智能诊断技术的发展, 电机故障诊断也走向了智能化道路。目前, 井下电机常用的智能诊断方法主要有人工神经网络诊断技术、模糊逻辑诊断技术、遗传算法诊断技术[1,2]: (1) 人工神经网络诊断技术是利用BP网络对煤矿井下出现故障的电机信号进行检测、分析和转换, 同时利用一定的算法得出输入与输出之间的映射, 进而确定电机的故障类型并对故障类型进行分析; (2) 模糊逻辑诊断是以模糊理论为基础, 以一定的逻辑算法建立电机故障与故障征兆之间的关系, 并依据此进行推理和判断, 最终得出电机的故障类型; (3) 遗传算法诊断具有诊断快捷、全面等优点, 该电机故障诊断技术通过对故障信号进行分析对电机进行全局检控, 并不断优化诊断过程和方法, 对各项参变量反复试凑, 最终确定电机故障的种类和原因。
3 电机操作应注意的问题
(1) 建立电机事故预防机制:严格落实“预防为主”的电机管理方针。为实现电机安全、稳定运行, 应进一步加强电机系统检查, 点检人员通过相应的手段和方法认真填写点检基准表, 及时将发现的问题以书面形式进行汇报, 重视电机管理台账的管理, 将电机运行状况、管理保养记录、维修记录进行归档管理, 确保电机安全运行。
(2) 加强电机维修保养管理:本着减少电机故障、预防电机事故的目的, 有必要加强电机维修保养管理工作, 应要求电机操作工人依照“三检制”进行电机操作, 并组织专业电机维护人员对电机进行定期检查, 同时以细节入手, 建立责任包机制度, 施行电机责任人管理保养制度, 这样可以实现电机的“定机定人”从而可以有效地降低电机故障率。
(3) 提高维修人员综合素质:电机维修人员是进行电机故障诊断和处理的专业技术人员, 提高其综合业务素质可以有效地降低电机故障率。因此, 首先要不断加强电机维修人员的专业技能, 鼓励其参加工作交流, 并定期进行业务培训;其次还应加强电机维修人员的安全意识, 使其保持高度的警惕性, 能够对电机的运行情况和电机故障引起的事故进行有根据的预兆。
4 结语
电机作为重要的井下机电设备, 其故障发生率高、故障种类复杂, 如若不能对故障及时诊断和处理会对生产造成不利影响。因此, 电机维修人员应能熟悉电机基本性能, 并能根据电机在使用过程中发生的故障通过科学合理的诊断技术确认出电机故障的种类和发生的原因, 从而可以快速、有效地对电机故障进行处理, 尽快使电机恢复正常工作。
摘要：电机作为井下重要的机械设备, 其故障频发是当前维修人员应解决的重要问题。文章详细阐述了井下电机常见的故障和故障处理的一般方法, 并结合当前电机故障处理研究成果分析了电机故障诊断常规方法和智能化手段。最后, 针对电机高故障率的特点, 给出了使用电机时应注意的一些问题。
关键词：煤矿电机,故障分析,故障诊断
参考文献
[1]王秋彦, 等.故障诊断技术研究现状及发展趋势[J].电子测量技术, 2009, 12 (4) ;45-46.
煤矿电机 篇4
电机车是煤矿行业生产中的重要设备, 也是决定煤矿生产是否能够顺利进行的关键。近年来, 随着我国煤矿事业的发展, 其内部电机车的改造及建设也越加完善, 使其成为煤矿行业发展前进的重要推动力量。
1 煤矿电机车
所谓煤矿电机车主要是指在煤矿生产过程中用于运输资源的设备, 同时, 因为电机车的外观与火车的外观极为相似, 因此也被称为煤矿火车头。目前, 随着煤矿行业的发展, 电机车广泛地应用于地面及地下煤矿作业中。煤矿电机车主要通过车头部分提供动力支持, 也就是说, 车头部分可以更为方便地连接给料车厢。
另外, 煤矿电机车之所以说是动力支持, 主要是因为其在工作过程中是由高电压牵引变流后所产生的降压及整流后所形成的电压直接接入到架空线上, 而负电流则接入铁轨上实现电机车运行的。同时, 电机车在运行中将电流引入车头内, 然后再由空气开关、控制器、电阻等设备引入带动机车运转。也就是说, 电机车整个运行的过程中都是可以控制的。
2 煤矿电机车运行特点
电机车作为轨道运输的一种重要的牵引设备, 在运行中也必须遵循一定的原则, 即:在电机车运行过程中, 首先是由牵引设备带动电机车车轮转动的, 同时电机车借助于车轮与轨道之间所产生的摩擦力, 带动电机车在轨道中运行。同时, 在这种轨道运行方式下, 电机车的牵引力不仅要受内燃机功率的影响, 同时还受电机车车轮与轨面摩擦力的影响。
目前, 电机车被广泛地应用于煤矿行业的生产中, 尤其适用于煤矿井下作业需求。在英国, 电机车常被应用于有高瓦斯的矿井内, 以便提高矿井作业的安全率数的速度。但是, 电机车虽然有诸多优点, 却在作业中会受到环境的影响, 当矿井外界通风效果不是很好的情况下, 会直接影响到电机车的运行速度。
随着我国煤矿行业的不断发展, 对电机车也进行了不断的改进, 并且电机车的出现逐渐取代了传统的运输方式。另外, 国内的电机车电大的特点就在于它在工作中可以牵引其他运输设备、煤炭资源以及施工人员, 是煤矿生产中必不可少的重要设备之一。同时, 用于煤矿作业的电机车均是以直流串激形式带动其运行的。这类方式不但在煤矿作业中起到了快速、平稳的效果, 同时由于其机械特性相对较软, 且结构十分简单化, 因此能够很好地适应矿井下开采条件较为困难的作业。
除此之外, 电机车运行具有以下几个特点: (1) 在电机车起动时, 可以利用较小的电流量产生出较大的牵引力, 因此电机车在相同作业的条件下, 要比其他运输设备所消耗的功率小得多。 (2) 电机车的牵引速度可以随着运输设备的运行速度以及车轮与轨道面所产生的摩擦力度而进行自动调节。这主要是由于电机车在串激电流作用下有着较高的牵引能力, 因此, 当电机车遇到负载较大或是运行途中坡度较大的情况时, 电机车的转速就会随着自身牵引力的增加而自动下降, 从而保证了运输过程中的绝对安全性。 (3) 在电机车运行过程中, 一但电压发生变化时, 电机车的直流串激就会改变车轮的转速, 而在改变车轮转速的同时可以保证转矩不会发生任何改变。因此, 当电机车运行过程中架线电压降幅较大时, 电机车仍会保持启运状态。 (4) 当电机车串激并联电压工作时, 其电压的负荷分配较为均匀。另外, 如果当电机车发生特性不同或是主动轮直径动作不同时, 会产生各电机车之间的负荷电流发生不同。但是, 又由于电机车的串激发动机及其他机械设备具有较软的特性, 因此各电动机之间所产生的负荷差异也相对较小。因此也就可以避免某个电机车在运行过程中因负荷不足问题而产生的超载现象。
3 煤矿电机车的运行速度控制
在电机车运行过程中, 运行速度是十分重要的, 过快或是过慢都会影响到煤矿开采工作的有序进行。因此, 必须要从运行速度设计入手, 控制电机车平稳运行。
3.1 减速器设计
减速器是影响电机车运行速度的最重要的一个因素, 也是电机车上一个十分重要的组成零件。一般来说, 减速器主要作用于电机车的旋转轴上, 其主要目的是为了给旋转轴提供一个封闭式的工作空间, 以便其处于一种良好的工作环境中。另外, 减速器最大的作用在于它可以控制电机车行进的进度, 一但电机车在运行过程中遇到下坡路段时, 减速器在接收到减速指令后就会启动轴承, 从而加大车轮与轨道面的摩擦力, 以此来实现对电机车的减速作用。另外, 减速器应安装于电机车头部的位置, 以此更好地达到减速的目的。
3.2 电机车的运行速度控制
1) 电机车在正常运行情况下, 一般有着两种不同的运行速度, 即:直列运行速度与并列运行速度。例如在煤矿开采中, 如果电机车之间需要达到某一种车速时, 则可通过对主令手柄的操作来控制车辆的行进进度, 使其轮流停止于指定的位置中。同时, 如果煤矿作业过程中对运输车辆有特殊要求, 也可以通过控制操作柄的方式控制电机车并列运行, 直至参数为零。另外, 在利用惯性速度使电机车达到了一定的速度后, 再通过控制手柄操作的方式使电机车加速度, 从而使其达到直列或并列挡位的速度上来。最后, 在电机车低档位向高档位转换过程中, 要按照标定的顺序逐渐调整手柄的速度。需要注意的是, 当电机车由高档位向低档位转换时, 手柄归零时的速度一定要快, 以此保障电机车运行时的安全。
2) 在煤矿作业中, 如果需要对电机车进行调转作业时, 则需按照规定的速度进行操作。这主要是由于此时电机车的速度较低 (按煤矿作业要求, 电机车的最小速度不应小于1.5 m/s左右) , 因此在进行操作时工作人员首先要将电机车的操作手柄控制于串联起动档位中, 然后按照所标定的操作顺序操动电机车达到一定的速度范围内。在电机车达到了一定的车速后, 要立即将操作手柄参数归零。待手柄参数归零后再根据煤矿车辆运输要求逐渐将电机车速度调整至所需达到的范围内。但需要注意的是, 在电机车运行过程中, 车速要控制在1.5 m/s之内。
3) 在电机车运行过程中, 如果遇到较长距离且呈下坡状态时, 操作人员应立即将操作控制手柄参数归零, 使电机车仅靠惯性作用行进。如果在行进中需要加大车速, 则需要控制好手柄的参数, 以防止电机车超出标定范围内的速度而发生危险。例如某煤矿企业在矿井作业中采用的是架线式的电机车, 该操作人员在电机车运行过程中所采用的方法为电气制动法。也就是说, 在电机车运行中, 将主控制操作手柄由逆时针的方向从零档位推至到1档位中, 待电机车的车速降至到一定的范围内后, 操作人员再将控制手柄归为零档位。而在使用电气制动时, 特别需要注意不要将操作控制手柄停至某一档位时间过长, 这主要是由于在电气制动时, 其内部的电阻会不断产生出热量, 因此长期过热的情况下会导致电阻被烧, 因此, 在使用民气制动时, 一但电机车达到匀速或是某一指定速度后, 应立即松开手柄, 保障操作手柄及电机车的安全。
4 结语
综上所述, 煤矿电机车的运行速度对电机车安全以及煤矿运输安全都具有十分重要的意义。因此, 在进行电机车运行速度控制时, 首先要结合煤矿生产需要以及矿井内实际的运输轨道特性, 对电机车运行速度进行控制, 以此保障电机车运行的安全性。
参考文献
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论煤矿用电机车斩波调速改造 篇5
当前, 随着煤矿的不断发展以及节能意识的树立, 实际中所使用的电机车潜在的缺陷越发的明显, 电阻不仅能耗大, 浪费了大量的能源, 而且, 机械传动过程中无法进行软起动, 机车运转时, 控制器带负荷切换, 致使触头需要承受巨大的冲击电流, 经常有短路烧损的情况发生, 使得材料的实际消耗量越来越大, 维修难度大, 所以, 应尽快采用新的有效技术——斩波调速系统来改变上述情况。
1 系统原理及性能特点
斩波调速系统结构基本由司控器、主机箱及平波电抗器三部分组成。它以隔离门极功率晶体管IGBT为主要功率开关元件, 电路上采用最新的电力电子器件及控制技术, 无级调节直流电机端电压, 控制牵引电机的速度。
IGBT斩波调速的工作原理[1]:
如图所示, 斩波器IGBT高压大功率开关器件采用脉宽调制 (PWM) 方法, 当驱动脉冲为高电平 (+15V) 时, 器件导通, 反之低电平 (0V或-15V) 时关断。IGBT串联在“串激式”牵引电机电路内, 当IBGT导通时, 电机电流线性上升;当IGBT关断时, 电机电流通过续流二极管形成回路, 电流线性下降。由于开关频率高, 实际电机的电流等效为直流电流, 通过改变IBGT的导通与关断的比例, 即可改变电机两端的电压平均值, 从而改变电机的转速, 实现机车调速的目的。由于TGBT工作在开关状态, 导通关断时损耗很小, 故调速状态下节能效果显著。
斩波器的各种保护功能 (软起动、欠压、过压、过流) 亦通过IGBT导通与关断的比例来实现。
2 斩波调速系统的优点及特性
2.1 具有较好的安全可靠性
首先是能耗制动;主要指的是当电机在主回路断电后, 以转换操作控制方式为主, 将电机转变为励磁电机和发电机, 把发动机实际中所散发的能量利用励磁电机与制动电阻进行一定的消耗, 采用这样的制动方式, 在节省了能源的同时, 还大大提高了机车行车的安全性, 制动效果极为明显。其次是具有无极调速、运行稳定、起动力矩大等特点, 有效防止了机车掉道问题的出现。另外是有着较好的功率元件损坏保护功能, 避免了由于功率元件发生损坏失控情况而导致机车安全性降低。再有, 实际操作十分的简便, 不费时也不费力。
2.2 具有较高的节能功效
第一, 通过无极调速方式, 操作人员能够结合具体需求对速度进行及时有效的控制, 同时, 具有较大的牵引力, 可以拉更多的负载, 工作效率显著。第二, 使用较低的导通压降的功率元件后, 节能效果俱佳。
2.3 具有齐全的保护功能
首先是延时软起动保护, 从起动到全速过程中都可以极其稳定的渡过, 使得电机与机车机械系统得到了较好的保护。其次是具有起动操作顺序保护, 倘若实际中的操作顺序错误, 那么, 机车就起动不了, 避免了操作人员错误操作行为的发生;另外是具有过压、欠压保护功能;有效防止了由于电压启动电机过高或者过低而导致电机严重损害情况发生;第四, 具有电流保护功能;通过电流传感技术, 对电机电流变化进行了实时的跟踪与检测。如果实际中因为机车超载或者机车发生故障而造成电流不断提升, 那么, 电流保护电路动作, 及时的降低机车的速度, 对电机与机械系统予以了有效的保护。第五, 具有电源防反接保护功能;若有蓄电池极性接反的情况, 调速箱就会停止不动, 对功率元件进行了保护, 避免其遭到损坏。第六, 具有温度保护功能;如果斩波器运行温度与设置值一样, 那么, 就会保护电路动作, 防止了功率元件损坏情况的发生。
3 煤矿用电机车的斩波调速改造措施
3.1 对司机控制器的改造
应将司机控制器的全部触头都改成无负荷通断, 以确保触头实际使用寿命的进一步延长。如果它的控制手柄处于零位, 那么, 控制电路不发脉冲, 主机不会运行, 唯有当控制手柄处于工作位置上方可与主机箱电源进行相接, 主机才会正常有序的运转, 这样, 就防止了司机错误操作行为的发生。司机控制器进行改造后, 其的位置保持不变, 依旧在之前所处的位置上。经过改造, 其的体积缩小了三分之一, 为司机提供了充足的操作空间。
3.2 合理的增设主机箱
应在机车尾部处进行主机箱的增设, 主机主要是通过五个组件模块组合而成, 在核心模块上安装有指示灯, 能够及时准确的判断电路工作的正常与否, 同时, 这几个模块还可以进行单独拆卸, 为维修提供了便利。通过两套相对独立的IGBT构成斩波器, 各自负责一个电机, 利用司机控制器能够实施双电机、单电机的前进与后退, 有利于司机按照实际负载和单电路故障进行切换运转可在主机箱上安装铝合金型材散热器, 增设两个风扇强制风冷, 对于整个导电部件, 应留有一定的爬电距离, 在母线上设镀铅锡合金, 不仅有效防止了锈蚀的出现, 同时, 还使得主机箱实现了防淋和防水溅的结构。
3.3 操作性与安全性能
实践证明, 通过斩波调速系统进行改造的电机车具有较高的操纵性, 牵引列车启动较好, 实际运转速度稳定, 没有冲击情况的发生, 能够及时减速, 和之前的电阻调速控制系统相比, 其的安全制动距离缩短近百分之十五, 安全系数极高, 操作简便。
3.4 采用斩波能耗制动
制动电阻部分利用原调速电阻的1/3采用斩波能耗制动, 通过司机控制器切换。控制斩波器进入能耗制动, 司机可根据需要控制制动电流的大小, 使之机车制动平稳、迅速, 机械磨损小。
3.5 经济性
从运行时间上来看, IGBT斩波调速系统电机车要比电阻调速控制系统同型号电机车省电百分之三十, 从产量上来看, 省电百分之二十六。由此可见, 采用IGBT斩波调速系统电机车, 不仅具有操作简便, 增强了电机车安全有效的运转, 而且电机车运行过程中的电能消耗大大降低, 节省了煤矿吨煤电耗费用, 企业实现了经济效益与社会效益最大化。
4 结束语
综上所述可知, 当前, 电机车的斩波调速改造, 实现了电机车的平稳起动、降低能耗、无级调速, 同时也降低了电机车的维修成本, 给煤矿的生产、运输带来较大的经济效益和社会效益, 具有很高的使用和推广价值斩波调速技术除了在煤矿用电机车中得到了广泛的应用之外, 也普遍应用于矿井的风机或者水泵等诸多的机械设备中, 具有较为广阔的市场发展前景。
参考文献
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煤矿电机 篇6
1 电动机起动的现状
三相鼠笼型异步电动机因其具有结构简单、运行可靠、维修方便、惯性小、价格便宜等诸多优点, 在煤矿得到了广泛的应用。异步电动机的起动方式从原理上讲只有两种:直接起动和降压起动。直接起动, 就是将处于静止状态的电动机直接加上额定电压, 使电动机在额定电压作用下直接完成起动过程。直接起动转矩大, 起动时间短, 起动控制方式简单, 设备投资少, 因此在中小型电动机的起动上得到广泛的采用。但直接起动方式也受到许多限制, 主要表现在下列两个方面。
(1) 起动电流可大到电动机额定电流的4~7倍, 部分国产电动机的起动电流实际测量甚至高达8~12倍, 过大的起动电流将造成电网电压显著下降, 影响同一电网其它电气设备和电子设备的正常运行, 严重时将使电力线路继电保护装置过流保护动作而跳闸。
(2) 直接起动会使被拖动的工作机械受到机械性冲击, 造成软性损伤 (机械变形、疲劳性老化) 及硬性损伤 (裂纹、断裂等) 是较为常见的。
降压起动方式, 即降低电动机端电压进行起动。降压起动一般有星/三角起动, 定子电路中串接电阻、电抗器起动及本文推荐的软起动等方法。
星形/三角形起动器是降压起动器中结构最简单、成本最低的一种, 然而它的性能受到限制, 主要表现在以下几个方面。
(1) 无法控制电流和转矩下降程度, 这些值是固定的, 为额定值的1/3。
(2) 当起动器从星形接法切换到三角形接法时, 通常会出现较大的电流和转矩变动。这将引起机械和电气应力, 导致经常性故障的发生。
电阻式起动器也能提供比星形/三角形起动器更好的起动控制, 然而它同样有一些性能、使用上的限制。
(1) 频繁起动场合下的起动特性不好。原因是在起动过程中电阻值会随着电阻的温度变化, 在停止到再起动过程中需经长时间冷却过程。
(2) 在负载大小经常变化的应用场合, 电阻式起动器不能提供理想的起动效果。
综上所述, 传统的降压起动设备均有诸多性能限制和使用限制, 越来越难以适应不断发展的电动机复杂使用场合的起动需要。
2 软起动技术的工作原理
软起动技术是在晶闸管斩波技术的基础上发展起来的, 利用晶闸管斩波技术进行工频电压调节。软起动主要由串接于电源与被控电动机之间三对反并联大功率晶闸管调压电路构成。现代软起动器基本上都采用了电力电子技术和微机控制技术, 以单片微机作为中央控制器控制核心来完成测量及各种控制算法, 因此, 软起动器具备了很强的功能和灵活性。整个起动过程是数字化程序软件控制下自动进行。利用三对晶闸管的电子开关特性, 通过起动器中的单片机, 控制其触发脉冲的迟早来改变触发角的大小。而触发导通角的大小, 又改变晶闸管的导通时间, 最终改变加到定子绕组的三相电压的大小。异步电动机定子调压的结果, 一方面其转矩近似与定子电压的平方成正比, 另一方面电动机的电流又和定子电压成正比。电动机的起动转矩和初始电流的限制可以通过定子电压的控制来实现, 而定子电压又是通过可控硅的导通相角来控制的, 所以不同的初始相角可实现不同的端电压, 以满足不同的负载起动特性。电动机起动过程中, 晶闸管的导通角逐渐增大, 晶闸管的输出电压也逐渐增加, 电动机从零开始加速, 直到晶闸管全导通, 从而实现电动机的无级平滑起动。电动机工作在额定电压的机械特性上。电动机的起动转矩和起动电流的最大值可根据负载情况设定。
3 软起动技术的优点
(1) 电力半导体开关是无电弧开关和电流连续的调节, 所以电子软起动器是无级调节的, 能够连续稳定调节电机的起动, 而传统起动的调节是分档的, 即属于有级调节范围。
(2) 冲击转矩和冲击电流小。软起动器在起动电机时, 是通过逐渐增大晶闸管的导通角, 使电机起动电流限制在设定值以内, 因而冲击电流小, 也可控制转矩平滑上升, 保护传动机械、设备和人员。
(3) 软起动器可以引入电流闭环控制, 使电机在起动过程中保持恒流, 确保电机平稳起动。
(4) 根据负载情况及电网继电保护特性选择, 可自由地无级调整至最佳的起动电流, 节省电能。
(5) 由于采用微机控制, 可在起动前对主回路进行故障诊断, 且数字化的控制具有较稳定的静态特性, 不易受温度、电源电压及时间变化等因素的影响, 因此提高了系统的可靠性, 有助于系统维护。
4 软起动技术的应用
(1) 软起动器接于电机与馈电开关之间, 使用前必须检查电压等级与电源是否相符, 通过调整设定曲线的数值及启动时间来保证启动加速度在规定范围内平稳启动;根据电机的启动电流设定额定电流;根据负载情况设定启动初始电压, 范围在电源电压的30%~60%。
(2) 将仍然以各种形式的降压 (限流) 软起动为它的主要形式。从理论上说, 性能价格比高的产品将占有更大的市场份额.但是, 在各种应用场合, 人们对于各种性能的侧重面不同, 使各类起动产品 (包括传统的星三角起动) 都可能会赢得自己的市场。
(3) 变频软起动将成为软起动的主流。各种形式的降压软起动将与星三角起动等技术一起归并为传统的起动技术。随着变频器价格的逐渐下降, 可靠性的进一步提高, 未来成为主流产品的软起动装置将是带有软切换功能的廉价的变频器。
随着科技水平的发展, 对电动机的控制机理和技术指标要求越来越高, 传统的降压起动设备已无法满足各行业的需要。近年来, 随着软起动设备逐步国产化, 将使软起动技术的应用成为今后大型鼠笼型异步电动机起动方式的主流, 并将最终取代传统的起动方式, 在煤矿电机控制上得到全面的推广。
摘要：介绍了三相鼠笼型异步电动机的起动方式及其不足, 叙述了软起动技术的工作原理、优点和应用。
煤矿电机 篇7
根据电机过载能力特性, 在额定工况下, 异步电机应能在1.6~2倍额定转矩作用15S而不出现故障, 同时在逐步增加转矩时, 基本不出现堵转或转速突然下降的现象。所以, 分析故障的产生的根源和及时采取科学的处理方法是非常重要的。
下面以大雁矿业集团雁南矿主通风系统为例, 做以简要说明。雁南矿主通风机两台, 型号为BD-Ⅱ-6-№23, 每台主通风机电机功率为2×185kW, 额定电压380V。工作状态为一用一备, 两台交-直-交电压型变频器可通过转换开关分别控制两台主通风机。正常运行时两台变频器分别控制主通风机的前机和后机, 使主通风机调速运行。由于主通风机按矿井最大用风量选择, 所以矿井投产初期用风量远小于主通风机所能提供的风量。目前, 雁南矿采用单台主通风机单电机变频控制方式, 根据矿井用风量调整变频器输出 (变频输出0~50Hz可调, 输出频率降低的同时输出电压也降低, 已经历27Hz、44Hz等变频输出状态) 。调节主通风机转速, 既满足矿井用风量需要, 也克服了大量电能浪费的问题。同时, 现场调整方便、灵活, 减轻调试的工作量, 使用效果良好。
1 电机定子缺相运行。
1.1 定子△形接法运行。主要出现以下故障:
1.1.1 当电机定子其中单相绕组断开时, 该相电流为0, 另两相绕组有互差120°电角度的两相电流存在。每相绕组允许通过的电流仍为额定电流Ie的, 缺相工作电机允许输入功率Pd为:
从上式可以看出, 这时电机功率只占三相运行时的66.7%。电机带载突然缺相工作的时候, 电流增加到三相正常运行电流时的1.5倍, 电机往往处于超功率工作状态。
1.1.2 当定子任意两相绕组断开时, 只单相绕组工作, 则每相绕组允许通过的电流仍是额定电流Ie的, 电机允许输入功率Pd为
从上式可以看出, 电机△形接法定子缺任意两相工作时, 电机功率只占三相工作时的33.3%。绕组电流增加到额定工况下相电流的3倍, 这时电机处在超功率状态。
1.2 定子Y形接法缺相运行
正常Y形接法的定子在工作时, 无论单相绕组断开或者单相电源断开, 均会引起另两相反串联, 接在电源单相线电压Ue下, 每相绕组端电压为0.5Ue。
同理, 正常三相绕组工作时输入功率Pe、缺相工作时电机允许输入功率Pd分别是
从上式可知, 正常Y形接法缺相运行时电机功率只为三相运行时的57.7%;此时, 转轴负载功率由两相绕组承担, 电机必然处于超功率状态。
实际上, 当电机在缺相超功率工作状态时, 假如不能及时处理, 很容易发生因定子绕组过热而将电机烧毁。为避免发生因缺相超负荷而引起电机烧毁的现象, 一般可在电机控制开关负载侧加装具有电流检测功能的保护装置。安装过载保护装置时, 保护装置动作时间要稍略长于电机起动时间, 而且动作电流应比电机起动电流峰值稍高, 这样才能躲避电机起动电流特性, 使电机正常起动。
2 电能质量差
2.1 电网电压非对称
在三相三线网络中, 非对称的三相电压不存在零序分量, 正序分量和负序分量叠加而成每相电压, 即 (、为有效值)
电压不对称度为:
在非对称电压作用下, 会产生非对称电流, 线电流中也不包含零序分量, 则A相式中:K-起动电流倍数。
由此可知, 较小的负序电压分量会产生相当大的负序电流。因此, 电压不对称对电机各种性能和使用寿命影响非常大, 故三相电压的不平衡率应控制在1.5%内。当其大于3%时, 电机电流的损耗将增加20%以上, 引起电机过载, 绕组过热, 轻则电机绝缘加剧老化, 重则烧毁电机。
2.2 电压和频率偏离额定值过多
矿山供电中, 由于电网供电导线截面积过小或设备容量不足, 使电压损失过大, 导致负荷电压过小。当其值小于额定值时, 电机定子和转子电流都会相应增大, 同时绕组中铜损增大, 电机过负荷运行。当电网电压升高时, 电机激磁电流也相应升高, 定子铜损及转子铁损也要升高。
为避免因电能质量差而引起故障, 可安装温度检测功能的保护装置, 将双金属片式热继电器直接放入电机绕组中。当非对称电流使电机绕组温度升到接近极限值时, 双金属片受热弯曲, 触点断开, 切断电源。
3 其他人为操作影响或机械故障
3.1 电机绕组接线不对。
将星形接成三角形, 或将三角形接成星形, 都可能发生故障。
3.2 通风机机械故障。
通常会有通风机螺旋叶片固定过紧, 阻力加大;驱动设备调节不当、违章操作、润滑不到位等。这类故障主要是因为外界机械超载运行造成的。
3.3 电机轴承故障。
承磨损严重或损坏, 附加阻力矩产生, 导致电机定子电流增加。
为避免电机绕组接线不对, 在安装电机时, 严格按操作规程作业即可。防止或减少机械故障, 则要对风机、驱动设备、轴承等部位进行定期或不定期地检查、维护和保养, 并作好润滑工作。
摘要：结合煤矿主通风机装置的实际情况, 并运用电机拖动基本原理, 对电机超功率运行进行全面系统地分析和探讨, 提出了故障的危害性和预防措施, 确保煤矿主通风机长期、安全、高效地运行。
关键词：主通风机,电机,超功率,预防措施
参考文献
[1]秦曾煌.电工学 (第五版) 上、下册[M].北京:高等教育出版社, 1999.
[2]陈维键, 傅运刚, 李功熹等.矿山大型机电设备测试技术手册, 1998.
[3]GB 1032-85.三相异步电动机试验方法, 1985.
煤矿电机 篇8
电机车是煤矿运输中尤为重要的运输设备, 应用广泛, 可用于地面较长距离运输作业及矿井运输作业。电机车是矿井坡度较小巷道运输的主要输送设备。电机车类似于铁路运输中的火车头, 牵引着矿车在固定轨道上行驶, 以此完成对物料 (煤炭、设备、材料等) 或人员的输送。
矿用机车分类方式较多, 根据动力源, 可分为内燃机车、压气机车、电机车等;根据电源性质, 可分为直流电机车、交流电机车两类;根据供电方式, 直流电机车可分为架线式与蓄电池式两类。不同电机车其工作效率不仅相同。当前我国煤矿生产企业主要使用的是隔爆型电机车。
1 电机车构成
电机车机械部分主要由七大部分构成:车架、轴承箱轮对、牵引传动体系、吊挂装置、停车制动体系、撒沙装置、连接缓冲装置。电机车电气部分组主要组成是:直流电动机、控制器、电阻箱、受电弓、空开 (架线式) 或隔爆插销、蓄电池 (蓄电池电机车使用) 。
1.1 电机车车架
电机车车架是电机车主要承重组件, 电机车的主要机械构件都安装在车架构件上。车架承受着其他构件及其附件的重量。
1.2 电机车轴承箱轮对
电机车轮对是电机车和地面接触最多的部件, 一般情况下轮对是电机车所有零部件中损坏最大的部件, 在日常检修中更换较为频繁。轮对是电机车维修所需常用备件之一。轮对的主要作用是承受负载和不同的冲击力, 轮对通过轴承箱和弹簧架和电机车的车架构成联系, 承载车架自身及车架上其他安装构件的重量[1]。
1.3 缓冲器
电机车的缓冲器依据其结构形式分为三类, 即刚性缓冲器、半刚性缓冲器、弹性缓冲器[2]。刚性缓冲器通常为铸铁材质或者是铸钢材质, 缓冲器除了其缓冲作用外, 还是车架的端板。缓冲器的质量较大, 能够吸收一定的冲击载荷, 从而减少电机车承受冲击力载荷。
1.4 停车制动系统
我国制度明文要求, 列车的制动距离不允许大于40 m, 制动距离是指驾驶者从开始制动到电机车完全停止运行所行驶的距离。在我国除了小型的电机车允许不设置制动装置, 其他电机车均必须设置可靠性较高的制动系统。制动方式主要是电气制动和机械制动。电气制动优点:不会对车轮和闸瓦造成不良影响。缺点:其制动效果与速度有关, 速度降低其制动效果变差。机械制动优点:制动效果明显。缺点:对闸瓦和车轮有一定的磨损。为做到电机车快速可靠制动, 通常是把两者制动方式相结合来实现。
1.5 电机车传动体系
传动体系是电机车的牵引传动装置。是指, 从电机的牵引到扭矩传递到电机车主动轴的一系列设施。其传动可划分为独立传动和组合传动两种形式。独立传动是指在传动的系列装置中, 有专门的电机对电机车主动轴提供动力源。
2 架线式电机车和蓄电池电机车应用情况分析
2.1 架线式电机车
架线式电机车使用的是直流电, 直流电是由交流电整流得到。通过敷设在输送轨道上方的架空线完成直流电的传送, 输送到电机车的控制系统和主电机。电流再通过轨道回流至变电站, 以此形成电路回路, 保障电机在轨道上正常运行[3]。
2.2 蓄电池电机车
蓄电池电机车的动力源来自于携带电池组的电能, 电池组通过串联组成。因此, 蓄电池电机车无需敷设线路就可以完成电能的输送。通常蓄电池分为两类, 即酸性蓄电池、碱性蓄电池。酸性蓄电池寿命较短、故障率较高、电解液损耗过高, 因此, 当前使用的矿用蓄电池电机车中, 普遍采用的是碱性蓄电池。
2.3 两类电机车比较分析
通过比较分析, 可得出:架线电机车的构造和装置情况比较简单, 这将造就其故障率低的态势, 因此, 大大降低了维护检修费用, 而更为操作者带来操作便捷的优势。不足之处:在运行中存在电弓和架空线路间打火现象。蓄电池电机车优点:无需敷设架空线路, 运行平稳。不足之处:电池组价格较高, 维护保养成本较大, 电池组更换不易操作, 较为复杂。基于此, 蓄电池电机车没能得到广泛应用。
蓄电池电机车按照防爆特点可划分为两种, 即防爆安全型电机车和防爆特殊型电机车。防爆特殊型电机车的控制系统和电动机等电气设备全部使用的是隔爆型设备, 其电源和电池组也是防爆型。
3 隔爆型电机车使用注意事项
3.1 工况
电机车使用寿命很大程度取决于执行运输工作过程中的工况, 因此, 需要依据不同的巷道状况、运输环境, 选择适宜的电机车, 同时需要考虑电机的的运输能力, 不得使电机车超负荷运行, 以此, 达到电机车更有效的利用。
3.2 坡度的影响
当巷道坡度较大时, 电机车在上坡过程中, 受重力影响, 电机承受的负荷有所增加, 使得电机发热加大, 出现过热现象, 导致电机绝缘老化速度变快。而在下坡过程中, 需要通过制动系统控制电机车的速度, 将会导致电机车制动系统过早损坏, 增大检修成本, 甚至引发安全事故。
3.3 轨道要求
为使电机车更好的安全可靠运行, 对运输轨道有一定的要求, 两条轨道的落差要控制在5 mm以内, 轨面和内侧错差不得大于2 mm, 而且轨道轨缝要控制在5 mm之内。日常对轨道参数进行必要的修正和不定期校正, 有利于降低电机车故障率, 提高电机车的运行寿命。
4 结束语
综上所述, 为使电机车更好的服务于煤矿生产, 必须依据运输工况, 选择适宜的电机车, 同时做好日常保养维护, 对轨道参数及时调整, 保证其误差范围达到最小。同时, 避免过载、超负荷运行。
摘要：我国的矿产资源丰富, 位居世界第三。矿产是我国经济发展的不可或缺的原料之一。矿井生产过程中, 矿机运输是重要环节之一。最常用的运输设备就是电机车, 电机车的完好度, 直接影响煤矿的生产效率。从隔爆型电机车的构成、应用等方面进行分析。
关键词：电机车,装置,构造,应用
参考文献
[1]徐伟.窄轨电机车牵引变流器研究[D].广州:华南理工大学, 2013.
[2]毛丽娜.论矿用隔爆型窄轨电机车在煤矿系统系统中的应用[J].黑龙江科技信息, 2013 (06) :23.