楊學(xué)軍,曲  陽(yáng)

1  引言
發(fā)電廠(chǎng)輸煤重牛是牽引運煤列車(chē)的傳動(dòng)系統，在火力發(fā)電廠(chǎng)卸煤環(huán)節中起著(zhù)重要的作用。陡河發(fā)電廠(chǎng)使用ABB公司的ACS600系列直接轉矩型變頻器對原有重牛系統進(jìn)行了電氣改造。
2  重牛牽引系統對電氣傳動(dòng)的要求
陡河發(fā)電廠(chǎng)列車(chē)卸煤分為重牛牽車(chē)、翻車(chē)機翻車(chē)、回送空車(chē)皮三個(gè)過(guò)程。原有重牛傳動(dòng)系統是兩臺繞線(xiàn)電動(dòng)機共同驅動(dòng)一臺絞車(chē)，牽引牽車(chē)機構將運煤的列車(chē)拖送到規定的停車(chē)位，以便送入翻車(chē)機內將煤卸出。但由于該系統速度無(wú)法調節，啟停時(shí)間無(wú)法控制，導致在接、牽車(chē)過(guò)程中啟停過(guò)猛，對設備沖擊較大，無(wú)法準確停車(chē)，無(wú)法投入原設計的全自動(dòng)運行，而一直使用手動(dòng)方式在運行，工作效率低。為了解決這些問(wèn)題，我們經(jīng)過(guò)充分的論證和比較，采用ABB公司ACS600系列直接轉矩控制型變頻器對原系統進(jìn)行改造，實(shí)現了對重牛的軟起動(dòng)、軟停車(chē)及準確定位。
3  ACS600型變頻器
系統中選用的ACS600系列變頻器是ABB公司采用直接轉矩控制(DTC)技術(shù)，結合諸多先進(jìn)的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍，優(yōu)良的速度控制恒轉矩控制特性，不需特殊硬件的磁通制動(dòng)模式就可以提供電機滿(mǎn)轉矩，而且還具有完整的保護功能以及靈活的編程功能。
ACS600系列變頻器的DTC技術(shù)對交流傳動(dòng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)較好的電機控制方式，它可以對所有交流電機的核心變量進(jìn)行直接控制，同時(shí)從零速開(kāi)始不使用電機軸上的脈沖碼盤(pán)反饋就可以實(shí)現電機速度和轉矩的精確控制。DTC的控制原理如圖1所示。

圖1  直接轉矩控制功能圖

在DTC中，定子磁通和轉矩被作為主要的控制變量。電機電流和電壓的測量值作為自適應電機模型的輸入，這個(gè)模型每隔25微秒產(chǎn)生一組精確的轉矩和磁通的實(shí)際值。電機轉矩比較器將轉矩實(shí)際值與轉矩給定調節器的給定值作比較，磁通比較器將磁通實(shí)際值與磁通給定調節器的給定值作比較。根據這兩個(gè)比較器的輸出，優(yōu)化脈沖選擇器決定變頻器的最佳開(kāi)關(guān)位置。由于電機狀態(tài)以及實(shí)際值和給定值的比較值被不斷地更新，變頻器的每一次開(kāi)關(guān)狀態(tài)都是單獨確定的。這意味著(zhù)傳動(dòng)可以產(chǎn)生最佳的開(kāi)關(guān)組合并對負載擾動(dòng)和瞬時(shí)掉電等動(dòng)態(tài)變化作出快速響應。
4  系統實(shí)現
原系統接車(chē)時(shí)完全靠自由停車(chē)，與運煤列車(chē)相碰使牛頭與列車(chē)的掛鉤相連，這樣停車(chē)點(diǎn)與重牛的速度都無(wú)法控制，沖擊和振動(dòng)過(guò)大，造成接車(chē)不順利，還經(jīng)常造成機械設備的損壞。而牽車(chē)時(shí)，由于啟動(dòng)時(shí)間和加速度無(wú)法控制，牽引鋼絲繩張力造成重牛超速行走，使牽車(chē)過(guò)程無(wú)法平穩地進(jìn)行。在牽車(chē)到位停車(chē)時(shí)，由于原系統無(wú)法進(jìn)行軟停車(chē)，只能完全依靠機械抱閘制動(dòng)，使沖擊過(guò)大，機械制檔相撞，有時(shí)還會(huì )造成牽引鋼絲繩斷裂。
為了解決這些問(wèn)題，針對現場(chǎng)的具體情況，對原電氣傳動(dòng)系統進(jìn)行了改造。將原有的JZR2型繞線(xiàn)式電動(dòng)機的轉子短接，使它具有一般鼠籠機的特性。加裝兩臺ABB公司的ACS600變頻器分別控制這兩臺電動(dòng)機，通過(guò)設定不同的加減速時(shí)間，實(shí)現重牛的軟起動(dòng)軟停車(chē)。根據不同的工作階段，設定不同的檔位速度及方向，使接牽車(chē)始終處于高效律且平穩的過(guò)程中。系統控制原理如圖2所示。
 

圖2  系統控制原理圖

圖3  重牛運行過(guò)程圖

將變頻器取代以前的可逆接觸器，分別控制兩臺剛性連接的電動(dòng)機。通過(guò)操作面板，給出電機的啟停及轉向信號。在原有設備的基礎上，鐵軌上加裝兩個(gè)減速限位開(kāi)關(guān)，重牛上加裝一臺物位開(kāi)關(guān)，使重牛接、牽列車(chē)時(shí)提前能夠給變頻器速度選擇信號及加減速選擇信號，讓電機降速，以實(shí)現無(wú)沖擊停車(chē)和準確定位。經(jīng)過(guò)現場(chǎng)的調試運行，不僅完全滿(mǎn)足工藝和效率要求，而且通過(guò)控制盤(pán)調整接牽車(chē)的速度和加減速時(shí)間，使接牽車(chē)時(shí)的沖擊降為最小，啟停柔和。調試后重牛的運行過(guò)程如圖3所示。
5  結語(yǔ)
本系統投入后完全滿(mǎn)足工藝要求，達到了預期的目的。重牛在全程范圍內運行平穩連續，無(wú)沖擊、振動(dòng)現象，滿(mǎn)足牽引單車(chē)的時(shí)間要求，而且定位準確、無(wú)誤。在這種工況下，系統可以完全投入全自動(dòng)運行，提高了生產(chǎn)效率，也降低了工人的勞動(dòng)強度。