WK-35電鏟下盤分離變頻驅(qū)動控制裝置的應(yīng)用

2018-07-11 06:53皮海平

銅業(yè)工程 2018年3期

皮海平

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦，江西德興 334224）

1 引言

目前運(yùn)行于電鏟的電氣調(diào)速系統(tǒng)主要有三種形式: 發(fā)電機(jī)-電動機(jī)組直流調(diào)速系統(tǒng)、可控硅直流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)和交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，變頻調(diào)速其優(yōu)越的調(diào)速性能和交流電動機(jī)的高可靠性注定了它將逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)成為當(dāng)今世界電鏟電氣調(diào)速的主要形式，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)也將是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。2009年至今德興銅礦先后引進(jìn)了4臺WK-35變頻電鏟，全部是由太原重工制造的采用變頻調(diào)速系統(tǒng)電鏟，斗容量為35m3，成為了德興銅礦露采主要生產(chǎn)設(shè)備，2009年引進(jìn)的電鏟已經(jīng)進(jìn)入設(shè)備的大修維修期，為了實(shí)現(xiàn)上下盤舉升分離后，既能實(shí)現(xiàn)下盤左右履帶行走的獨(dú)立控制驅(qū)動，又能實(shí)現(xiàn)下盤中心軸與上盤中心孔的精準(zhǔn)對位［1］，必須要有2套變頻驅(qū)動裝置，如果用電鏟自身驅(qū)動裝置，電鏟上盤必須通入6kV的高壓電，啟動高壓變頻器，操作人員在電鏟的操作室操作，操作人員無法看到下盤的左右履帶與4臺同步舉升的千斤頂?shù)木嚯x。為了實(shí)現(xiàn)安全可靠高效，必須設(shè)計(jì)選用一套合適的低壓變頻驅(qū)動裝置［2］。

2 變頻器驅(qū)動裝置設(shè)計(jì)

2.1 維修WK-35電鏟下盤行走計(jì)算

（1）下車總重量：360t。

（2）單條履帶在平路行駛時(shí)所受阻力Fz：Fz=247.47kN，計(jì)算結(jié)果包含下車部分平地行走時(shí)的擠壓和啟動時(shí)慣性阻力。

（3）平路行駛時(shí)電機(jī)所需驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T：T=Fz·db/2·n·i=1083.9Nm，其中db為履帶節(jié)距（1.44），i為傳動比（206），n為效率（0.798）。

（4）選用132kW的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為980r/min，額定轉(zhuǎn)矩為1286Nm，大于1083.9Nm。

當(dāng)電機(jī)過載1.8倍時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩為2315Nm，這時(shí)需要160kW的變頻器［3］：實(shí)際選用變頻器功率為200kW，380V，其最大輸出電流為555A的變頻器。

2.2 變頻器的主電路設(shè)計(jì)

WK-35電鏟下盤行走機(jī)構(gòu)(含履帶、底架中央樞軸等)總重約360t。維修時(shí)選用2臺功率200kW電源等級380VAC裝置對應(yīng)左右行走機(jī)構(gòu)獨(dú)立驅(qū)動，連同進(jìn)線側(cè)組件（刀熔開關(guān)等）成柜設(shè)計(jì)，主要功能是完成維修時(shí)通過行走機(jī)構(gòu)獨(dú)立驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)下部機(jī)構(gòu)的移動和復(fù)位，操作方式兼具有本地操作和遙控操作功能，驅(qū)動柜上進(jìn)線下出線，柜內(nèi)接線如圖1所示。

圖1 柜內(nèi)接線圖

2.3 變頻器的操作面板設(shè)計(jì)

本地操作方式：本地操作為柜體面板操作，面板設(shè)置如圖2所示，操作旋鈕或按鈕以字母S打頭，第二位字母L表示左側(cè)裝置驅(qū)動控制，第二位字母R表示右側(cè)裝置驅(qū)動控制，第二位沒有L或R為左右側(cè)統(tǒng)一控制。

圖2 面板設(shè)置

柜內(nèi)設(shè)置有急停S2和復(fù)位S10按鈕，分別用于在緊急情況下停止設(shè)備和故障發(fā)生時(shí)復(fù)位設(shè)備。以操作右側(cè)驅(qū)動為例，面板操作時(shí)，先將控制類型旋鈕SR1打到本地，本地控制有效。然后扳動啟動按鈕SR3將設(shè)備上電，運(yùn)行指示燈SR4顯示運(yùn)行狀態(tài)。如果需要恒速運(yùn)行通過前進(jìn)、后退旋鈕SR5操作，旋鈕回復(fù)到停止?fàn)顟B(tài)后控制速度回零。如果需要電動，則按下JOG前進(jìn)或者JOG后退操作，按下有效，松開停止［4］。驅(qū)動結(jié)束后，將啟動旋鈕SR3返回至停止?fàn)顟B(tài)。

遙控操作方式：為方便操作，克服操作視線不佳的情況，本套裝置配有遙控控制器，同樣可以完成任務(wù)。操作遙控器輕巧便攜，結(jié)實(shí)耐用,可視距離100m內(nèi)有效，面板分為主功能區(qū)與輔助功能區(qū)，如圖3所示。

圖3 遙控器設(shè)置

遙控器也有急停按鈕，按下后設(shè)備緊急停車。以遙控器操作右側(cè)行走驅(qū)動為例，首先將柜門操作方式旋鈕打在遠(yuǎn)程位置，遠(yuǎn)程控制有效。然后扳動啟動旋鈕SR3將設(shè)備上電，運(yùn)行指示燈SR4顯示運(yùn)行狀態(tài)。按下遙控器啟動按鈕，使能遙控器，長按右前按鈕，設(shè)備以恒速向前運(yùn)行，點(diǎn)動按下右前按鈕，設(shè)備以點(diǎn)動方式向前運(yùn)行［5］。長按右后按鈕，設(shè)備以恒速向后運(yùn)行，點(diǎn)動按下右后按鈕，設(shè)備以點(diǎn)動方式向后運(yùn)行。

3 行走車間試車Trace曲線

3.1 控制方式

采用開環(huán)U/f標(biāo)準(zhǔn)控制。

3.2 左行走曲線

采集曲線說明（圖4～圖8）：r63-紅色（曲線1）-電機(jī)速度；r72-藍(lán)色（曲線2）-輸出電壓；r68-黃色（曲線3）-輸出電流。速度從0遞加至400rpm（50rpm遞增），再從400rpm遞減至0（50rpm遞減），再從0遞增至-400rpm（50rpm遞增），再從-400rpm遞減至0（50rpm遞減）。

圖4 曲線全圖（1）

圖5 速度從0遞增至400rpm

圖6 速度從400rpm遞減至0

圖7 速度從0遞增至-400rpm

圖8 速度從-400rpm遞減至0

3.3 右行走曲線

采集曲線說明（圖9～圖13）：r63-紅色（曲線1）-電機(jī)速度；r72-藍(lán)色（曲線2）-輸出電壓；r68-黃色（曲線3）-輸出電流。速度從0遞加至400rpm（50rpm遞增），再從400rpm遞減至0（50rpm遞減），再從0遞增至-400rpm（50rpm遞增），再從-400rpm遞減至0（50rpm遞減）。