楊學(xué)軍,曲  陽

1  引言
發(fā)電廠輸煤重牛是牽引運(yùn)煤列車的傳動(dòng)系統(tǒng)，在火力發(fā)電廠卸煤環(huán)節(jié)中起著重要的作用。陡河發(fā)電廠使用ABB公司的ACS600系列直接轉(zhuǎn)矩型變頻器對原有重牛系統(tǒng)進(jìn)行了電氣改造。
2  重牛牽引系統(tǒng)對電氣傳動(dòng)的要求
陡河發(fā)電廠列車卸煤分為重牛牽車、翻車機(jī)翻車、回送空車皮三個(gè)過程。原有重牛傳動(dòng)系統(tǒng)是兩臺繞線電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)一臺絞車，牽引牽車機(jī)構(gòu)將運(yùn)煤的列車拖送到規(guī)定的停車位，以便送入翻車機(jī)內(nèi)將煤卸出。但由于該系統(tǒng)速度無法調(diào)節(jié)，啟停時(shí)間無法控制，導(dǎo)致在接、牽車過程中啟停過猛，對設(shè)備沖擊較大，無法準(zhǔn)確停車，無法投入原設(shè)計(jì)的全自動(dòng)運(yùn)行，而一直使用手動(dòng)方式在運(yùn)行，工作效率低。為了解決這些問題，我們經(jīng)過充分的論證和比較，采用ABB公司ACS600系列直接轉(zhuǎn)矩控制型變頻器對原系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了對重牛的軟起動(dòng)、軟停車及準(zhǔn)確定位。
3  ACS600型變頻器
系統(tǒng)中選用的ACS600系列變頻器是ABB公司采用直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)技術(shù)，結(jié)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(zhuǎn)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(jī)滿轉(zhuǎn)矩，而且還具有完整的保護(hù)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)來說是一個(gè)較好的電機(jī)控制方式，它可以對所有交流電機(jī)的核心變量進(jìn)行直接控制，同時(shí)從零速開始不使用電機(jī)軸上的脈沖碼盤反饋就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩的精確控制。DTC的控制原理如圖1所示。

圖1  直接轉(zhuǎn)矩控制功能圖

在DTC中，定子磁通和轉(zhuǎn)矩被作為主要的控制變量。電機(jī)電流和電壓的測量值作為自適應(yīng)電機(jī)模型的輸入，這個(gè)模型每隔25微秒產(chǎn)生一組精確的轉(zhuǎn)矩和磁通的實(shí)際值。電機(jī)轉(zhuǎn)矩比較器將轉(zhuǎn)矩實(shí)際值與轉(zhuǎn)矩給定調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器的給定值作比較。根據(jù)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關(guān)位置。由于電機(jī)狀態(tài)以及實(shí)際值和給定值的比較值被不斷地更新，變頻器的每一次開關(guān)狀態(tài)都是單獨(dú)確定的。這意味著傳動(dòng)可以產(chǎn)生最佳的開關(guān)組合并對負(fù)載擾動(dòng)和瞬時(shí)掉電等動(dòng)態(tài)變化作出快速響應(yīng)。
4  系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
原系統(tǒng)接車時(shí)完全靠自由停車，與運(yùn)煤列車相碰使牛頭與列車的掛鉤相連，這樣停車點(diǎn)與重牛的速度都無法控制，沖擊和振動(dòng)過大，造成接車不順利，還經(jīng)常造成機(jī)械設(shè)備的損壞。而牽車時(shí)，由于啟動(dòng)時(shí)間和加速度無法控制，牽引鋼絲繩張力造成重牛超速行走，使?fàn)寇囘^程無法平穩(wěn)地進(jìn)行。在牽車到位停車時(shí)，由于原系統(tǒng)無法進(jìn)行軟停車，只能完全依靠機(jī)械抱閘制動(dòng)，使沖擊過大，機(jī)械制檔相撞，有時(shí)還會(huì)造成牽引鋼絲繩斷裂。
為了解決這些問題，針對現(xiàn)場的具體情況，對原電氣傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了改造。將原有的JZR2型繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子短接，使它具有一般鼠籠機(jī)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(jī)，通過設(shè)定不同的加減速時(shí)間，實(shí)現(xiàn)重牛的軟起動(dòng)軟停車。根據(jù)不同的工作階段，設(shè)定不同的檔位速度及方向，使接牽車始終處于高效律且平穩(wěn)的過程中。系統(tǒng)控制原理如圖2所示。
 

圖2  系統(tǒng)控制原理圖

圖3  重牛運(yùn)行過程圖

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(jī)。通過操作面板，給出電機(jī)的啟停及轉(zhuǎn)向信號。在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，鐵軌上加裝兩個(gè)減速限位開關(guān)，重牛上加裝一臺物位開關(guān)，使重牛接、牽列車時(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(jī)降速，以實(shí)現(xiàn)無沖擊停車和準(zhǔn)確定位。經(jīng)過現(xiàn)場的調(diào)試運(yùn)行，不僅完全滿足工藝和效率要求，而且通過控制盤調(diào)整接牽車的速度和加減速時(shí)間，使接牽車時(shí)的沖擊降為最小，啟停柔和。調(diào)試后重牛的運(yùn)行過程如圖3所示。
5  結(jié)語
本系統(tǒng)投入后完全滿足工藝要求，達(dá)到了預(yù)期的目的。重牛在全程范圍內(nèi)運(yùn)行平穩(wěn)連續(xù)，無沖擊、振動(dòng)現(xiàn)象，滿足牽引單車的時(shí)間要求，而且定位準(zhǔn)確、無誤。在這種工況下，系統(tǒng)可以完全投入全自動(dòng)運(yùn)行，提高了生產(chǎn)效率，也降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。