采煤机的变频改造

    变频调速电牵引采煤机已在很多综采工作面使用，电牵引采煤机具有以下优点：    (1)整机基本处于免维护状态；    (2)连接螺栓紧固可靠；    (3)便于工作人员对设备性能检查和故障处理。    如将采煤设备的操作方式设计成遥控操作，还可提高采煤机司机工作的安全可靠性。    1．采煤机的变频改造方案    采煤机的变频改造往往是在原有的中压1140V工频系统的基础上加装1140V变频系统（图3-8），这种变频改造方式成本最低，且可保留原工频系统与新装变频系统互为备用，提高采煤机的可靠性。    因为1140V的设备属中压，出现短路、“撞车”（即工频与变频间的非同期事故）时所产生的危害性要远高与低压设备（如380V设备），故对于采煤机变频改造的安全性的考虑要高于低压设备。    低压系统设备在进行双回路变频改造时，往往只是通过控制系统电路在变频主接触器与工频主接触器之间设置“联锁”（即两者不可同时启动）即可；但对于中压1140V系统设备的变频改造来说，除了通过控制系统电路在变频主真空断路器与工频主真空断路器之间设置“联锁”外，还应设置机械等“联锁”方式。在主回路中加装双头刀闸也是一种简单易行的“联锁”方法。    2．电气接线图    1)主接线    采煤机的变频改造的主接线如图3-9所示。    双头刀闸BK和隔离刀闸KS0、KS1就是为了保证工频系统与变频系统之间实现绝对“联锁”而设置的，这样可做到在任何情况下，工频系统与变频系统之间也不会出现“撞车”短路故障。    2)测量及保护等电路    采煤机驱动电动机的测量、保护等电路及控制电源如图3-10(a)~(d)所示。    采煤机驱动电动机的测量、保护电路设有两组电流互感器( LH1、LH2)，其中LH1是用来进行测量的，实际使用中可接电流表(图3 -10(a))，也可将功率表、电度表等的电流回路接入其中；LH2是用来接过载保护（即过流继电器LJa、LJb、LJc）的，其功能与低压电动机的热继电器相同(图3-10(b》，对于特别大的中压1140V电动机还可将为其配置的其他电流保护（如差动、相间短路等）接入其中。
    图3-8    采煤机的变频改造方案
    图3-9    采煤机主接线    KS、KS0、KS1-隔离刀闸；LH1、LH2-电流互感器；BK-双头刀闸；VC1、VC01、VC02-真空断路器。    在中压1140V的电气系统中，电流已不能直接使用电流表进行测量了，需通过电流互感器( LH1)才能接电流表；对于电流保护也是如此(见图3-10(b)中LH2的接线）。
    图3-10    采煤机驱动电动机的电流测量、电流保护及控制电源及电压测量电路    (a)电流测量电路；(b)电流保护电路；(c)控制电源电路；(d)电压测量电路。    图3-10(c)所示的控制电源变压器，共有三种电压输出供选用，本方案只使用其中的220V(AC)；对于380V( AC)和110V( AC)，实际使用时，如没有相应电压的控制系统，只需将其悬空即可。    同样，在中压1140V的电气系统中，电压也不能直接使用电压表进行测量，需通过电压互感器(YH)才能接电压表。图3-10(d)所示的是省掉2只到4只电压表，YH出来后通过一专用的电压测量选择开关的转换来测量电压；电压测量选择开关分为三挡和六挡，六个挡位的可分别测量各线电压和相电压。    注意，电流回路（即接电流表、电流继电器的电路）在运行中绝不允许开路，不接设备就要保证电流互感器处于短接（短路）状态；而电压回路则正好相反，即在运行中绝不允许短路，不接设备就要保证电压互感器处断开（开路）状态。    3)控制系统    采煤机驱动电动机的控制系统电路如图3-11所示。其中，图(a)所示控制系统电路可能与实际的工频系统控制电路有一定的差异，在此只是为了讲述整个控制系统而进行示意。
    图3-11    采煤机驱动电动机的控制系统电路    (a)工频控制及事故音响；(b)变频控制。    采煤机驱动电机的变频器接线如图3-12所示，根据一些常见的采煤机的工艺，其变频系统需设正／反转控制及正、反点动控制，其中，正／反方向是通过按钮选择开关SA1来实现的，VC2为启动控制，K3为先停变频器控制，SA2为变频运行方式选定，SB2为点动按钮；用K2对变频器的故障信号进行扩展，以便多用。
    图3-12    变频器接线    图3-12中，未示出变频器的调速信号接线，一般来说，采煤机的变频驱动可采用模拟调速，模拟调速信号可以由采煤机专用控制系统提供，也可通过电位器及变频器操作面板上的“▲”“▼”键来进行人工调节，具体根据具体情况选择，中压1140V变频器与普通的低压变频器的调速方式基本相同。    4)中压1140V双回路系统的操作顺序    因为增加了设备，变频改造后的中压1140V双回路系统的操作顺序与原来的纯工频系统不同。图3-11所示的中压1140V双回路系统的操作顺序如下：    (1)工频操作顺序：    ①启动：合上刀闸KS，观察电压、电流等有无显示异常→将双头刀闸BK合到工频运行方式一侧（这一步是原来的纯工频系统没有的）_合上刀闸KS1→按下SB2(图3-11(a))通过电动合闸方式合上VC1，电动机开始启动旋转，电压稍有波动，电流开始很大，随后降低到正常值→观察电压、电流等有无异常显示→启动完毕。    ②停止：按下SB1(图3-11(a))，断开VC1，电动机开始减速，电压稍有波动，电流逐渐降低到零→断开刀闸KS1→断开刀闸KS，双头刀闸BK可根据下次的运行方式决定其位置（一般可不用动或转到中间位）→完成停机。    (2)变频操作顺序：    ①启动：合上刀闸KS，观察电压、电流等有无显示异常→将双头刀闸BK合到变频运行方式一侧（这一步以后均是原来的纯工频系统没有的）→合上刀闸KS0→按下SB02(图3-11(b))通过电动合闸方式合上VC01，对变频器的送电，观察变频器在上电后有无异常现象→如变频器无异常，继续按下SB04通过电动合闸方式合上VC02，启动变频器，变频器启动后电动机开始旋转；电压基本稳定，电流由小逐渐增大到正常的设定值→观察变频器及电压、电流等有无异常显示→启动完毕。    ②停止：按下SB03(图3- 11(b))，继电器K3启动，断开变频器的启动回路，变频器的输出频率开始下降，电动机开始减速，当变频器的输出频率逐渐降低到零时，VC02自动断开→如不需要变频器待机，则按下SB01，通过电动合闸方式断开VC01，对变频器停电→断开刀闸KS0→断开刀闸KS，双头刀闸BK可根据下次的运行方式决定其位置（一般可不用动或转到中间位）→完成停机。