丰山铜矿副井提升机F—D直流拖动系统改为KGZ—D直流拖动系统的探讨.pdf

丰 山铜矿 副井提升机 F D直流拖动系统 改为 K GZ D直流拖动系统 的探讨 冶有 色金 属公 司万绍盛 提要 奉史以大清 f 『 色 届公司 仁山射 副片提升机F D 流传动装 改为吖拧辞变 装 一 A流电 动 机 系统 传 种 的探 讨为 舅 例， 总结 丁原 F D 童 流电 动机 组 的缺点 和 1采 KGZ D 系统 I 各J 吼 拙 术经 济指 标 ． 特 钏是 节 约电 能、 消 除噪音 等忧 点 仉 政进 摊 ， 。 刑 山铜矿副 井提 升机采用 苴流发 电机一 电 动机 简称 F D 拖 动， 自 l 9 7 2年投入运行 以 来， 供该矿 井下提 升废 石 和升 降人 员、材料 、 设备之 用 ， 为井下 生产 及其 悄 整作 出 l『蠢献 随着我 国矿 山 r 采设 备应 用可控硅 技术的 发展 和可控 硅供 电的 流传 动 系统，所具 有的优 良 黼整t 能 及节约 能源等优点 ，将 该矿 副井提 升 机 PD 系统政为采 用可控砖 交流装置一 直流 电 动机 简 称 KGZ D 系统 传 动 ， 能 克服 确 流 发 电机组 运行 多年 存在的缺点 ，特别是 节电 效果十 分显 著。 概 述 r 丰 山 铜 矿 副 井 现 采 用多 绳 B MT 2 ． 2 54 刖 提 升 机 ， J B 型直 流 电 动 机 ， 容 量 5 0 0千 瓦，额定 电压 6 6 0伏，额定 电流 7 5 0安 ，转 速 5 0 0 ／1 0 0 0转 ／分 。 直流 发电机组 采用 CF 2 6 5 3 6 5 -- 2 P型 ，功 率 5 8 0千 瓦。 发 电机组 运行多年来存 在 下跌点 l ，机组 经 常 空载 运行 ，损 耗太 ，经 测定 为额定 负载时损耗 的 7 0 ％ 2 、机 组 长期 运 行， 发 电机 正流 于磨损 严 有 色 山一I 9 8 9 4 重，椭 圆度增大，致使 电刷 剧烈 震动，经 测定 变流 机组 室 噪 音 达 l 分 蚍，控 制操 作 室 达 9 O分 删，鹿接影响操作 人员的健康，危及副 井安仝运转； 3 需 经 常更 换 电刷 ，维 修 工作 大，材 料 费用高 4 、绝 缘 不太 好 ． 易击穿 电动机 的 定 f _ 线 圈．橙修 时间增 f ∈ 、 赞用增 高 、 5 、需 要独立 的激磁机组 ．增加 了电耗。 考虑 以 上缺点及生 产发展的需要 ，特别 是 降低 噪音确保 安全生产和 节约能源 的要求 ，应 将 卣流发 电机组 改造戚 可控 硅正 流装 置。 二、可控硅 变流 装置 的节能 节能 可分为狭 义节能和广 义节 能 ，狭 义节 能理解 为 直接对 能耗 的下降 广 义节能理解 为 花 费最 少 的原材 料、 资金 、能量 劳力等而得 到最 大的收 益。根据我们 聍丰 山铜 矿副井提升 机 F D 系统 的测 试和武钢 金 山店铁 矿、广西 大厂锡矿等有关 KGz D等系统可控硅变流 直流传动的有关资料比较，采用可控硅变流装 置 不论从 狭 义节能 还是从 广义节能去理 解都 是 节能技术 中 的佼佼 者。 2 5 一 电 一 一 机 一 一 山 一 一 矿 一 维普资讯 可控硅整 流器的效 率高，损 耗小， 冈此对 节省 电能具 有特 别重要 的意 义 可控硅 整流器 的效率 曲线如c 晕 『 1所小 它 在 同 l _ 作 电压 F的效 率均 I 岛 r电 动 发 机 组 。 由 罔 1 r 见， 当 流 电 压 2 5 0伏 上 时 ．可 控 硅 的 效 率 几 乎保 持 不 变 ， 效 率 约 为 9 7 ％． 比变流 机 组 高 7 ～8 ％ 。负 载 电 流 变化 对 可控硅整 流器效率 的影响 甚小．而机组 的效 率 随 着 负载 的波 动 变 化 大 。 故在 负 载 波 动 较 大， 中等 电压的 设备 采 用 町控硅装 置是 非常 合 适 的 。 ／寸 ／ ，J J ， u ／ 可 控 硅 一9 5 i 9 0 f 纂 8 j 8 0 图 l 可控硅正流器和变流机组装置的 效率 曲线 此 外 ， 采用 可 控硅 装 置 可 省去 辅助 设器 风 机 电机 、 励磁 机组 等 的耗 电量 ， 变 流装 置 的节 电效果十分 显著。 经 测 定 丰 山铜 矿 副 井提 升 机． F D 系统 的 空载 损耗 为 3 1 2千瓦 ，额 定 负 载 时的 损 耗 为 4 4 ． 7千 瓦 运 行 时 间历年 统 计每 天平均 为 6 小时 。 ● 全年 空 载损耗 3 3 03 1 21 81 8 5 3 2 8千 瓦小时。 全年 额 定 负 载损 耗 3 3 04 4 ． 76 8 8 5 0 6 千瓦小 时。 而可控 硅 KG z _ 一D 系统 的空载 损 耗 为F D 系 统 的1 ／1 0 ， 满 载 损 耗 时 的 1 ／4 。 。 据此 ，该 矿 副井 提升 机 改用 KGz D 系 统 后 ， 每 年 可 减 步 空 载损 耗 1 6 6 7 9 5千 轧小 时 ，额 定 负 载 下 运行 减 少 损耗 2 2 1 2 7千 瓦 小 一 26一 时 ． 年可 节约电能 1 8 8 9 2 2千瓦小时I 不 包括 激 磁机组 的电耗 。 三、 可控硅 变流 置的快速 性能好，适合频 繁起、制 动 可控硅供 电系统过 度程 短 ，其时间常 数是 毫秒级， 而变流机组 的时间 常数是秒级 ， 比起 一 般制动 时间缩短 3秒，故 可控硅 流供电 比 发 电机 组 供 电的直 流 电动 机 传 动快 三 个数 级 ．在 提 升次数 相 同 时，能 减 少纯 运行 时间 ， 所 以采 削 f 控 硅 供 电 时 ， 能 降低 空 载 电 能损 牦 ，达到 节能 效果 这 里 指 出 采 用可 控硅 变流 装 置功 率因 数 低 尤其 在深控 情况 下 。同 时，采 用可控 硅变 滤装 后 ，由于交 流电网流 人大 最高次 谐波 电 流、造 成 电网 电压 波形 畸 变， 引起 电网 公害 ， 要 采取 相应 措 施 ， 如 加 装 补偿 电容 提 高功 率 因数解 决 四、 可控硅 变流装置 的功率 因数 可控 硅 变 流装 置 如 KGZ D 系统， 与直 流发 电机组 电动 机系统 比较 ，除其具 有设 备平 均效 率高 、损耗 小，快速性 好、 节电显著 外 ．还 具 有动态品质佳 、安装 面积小， 变流部 分 是静 止设 备 、 安 装维 护 简 单， 金 属 消 耗量 少、工作可靠等优点 但对于可控硅变流装置 的功率 因数 ，无论其 运行于 整流或在逆 变状态 时，功率 因数均下降。其三要素中换向电抗、 电 流波 形 畸 变 因 素 ， 由线 路 方 案 给定 为一 常 数 ，故其 功 率 因数 c o s p近 似地 可用可控 硅控 制 角 表示 。 即取 c o s p ≈c o s 如图 2 。 从上 式 看 控制 角 越 大 ，则 交 流 电流滞 后 于交流 电压 的角度越大 ，功率 因数越低 。 有 色矿 山一】 9 8 9 4 维普资讯 逆变 整 流 ／ ， 一 ， ／ ／ 一 、 ／ q ／ i t P 图 2以图解法表 示的功率 因数 有 功功率Ps‘ c o s t 无 功功率 Q- 坚_『 视在 功率 - 2 P一 Q一3 I u、 式 中 I 2 、 U2 分 别 为变 压器 副边 绕 组 相 电流和相 电压的有效 值。 当 妒 J 在 0。～ 1 8 O 变 化 时 ， S顶端 的 轨迹是一 个半 园，如图 2以虚线表示 。 当变流 器运行于 整流状 态 时，有 功 功率减小 ，无功 功 率增 加 ，则 功 率 因数 下 降 。 运 行 在逆 变状 态 时 ， 有 功 功 率 P 为 负 ， 且 随 逆 变 角 口的 增 加 ，有功功率 的绝 对值减 小 无功 功 率仍 是增 加 ，即随 角增 加 ，功率 因数下降。 由此 可 见， 可控硅变 流装嚣对 于 电网容量 不足 ，有 冲击性无 功功率， 尤其在深控 情况下 功率因数较低。投运后交流电网中流人大量高 次 谐波电流 ，会造成 电网 电压 波形畸变 等有害 电网供电质量 ，故对大 量采用可 控硅 电源装置 的电网电路，要以经济合理 方案 比较选用； 如 加装谐 波滤波器 ，电容器 无功补偿装 置 以及整 体的通 风系统或 水冷 装置 等， 以利提 高功 率因 数。 丰 山铜矿 副井提 升设 备的容量仅 占 陔矿坑 采装机 容量的 l ／1 O ，年 耗 电量 还 不到坑 采年 用电量 7 5 0万度 的 l ／l O ，若将 F D 直 流拖 动 系统 ，改 为 KGz D 直 流拖动 后 ，虽 原 功 率因数 O _ 8 6下 降 为 O ． 7 0 ，但 并 不影 响 电网 供 电质量 。若采用延 时顺 序 电子线路控 制投人 或 有 色 矿 山一1 9 8 9 4 叫除 补偿 电容 I V 功 率因数 自动 补偿器 、静 电 移相 电容 器补 偿等 方式 ， 均能 提高 功 率因数 ， 减少 无功损失 ，减 电压 降，从 而减少 电 费支 出。从 经济投 资少、 安装维护简 单．投运 时间 短效果显 著等 比较 ， 山矿坑采拟 用静 电电容 器补偿功率因数为最经济合理。其安装地点 当线 路 功率 因数 低 于 7 O ％， 线 路太 长 或 负荷 末端 压降较大等 情况 F，一般将 电容器集 中安 装在母线 处最 为有利 其保 护形式 可采取 由继 电器直接跳 油开 关的保护 i n 图 3 。 ． 图 3 高压电容器补偿装置 采 用 电容 器 容量 3 6 0干乏 含坑 采 原功 率 因 数 O ． 8 6的 补 偿 电 容 量1 8 O干 乏 ， 型 号 YY6 ． 3 1 2 一 l ，标称 电容 O ． 9 6 2 ，对 每 台电容 安全系 数 采用 2 5 ，对 电容器 组 采用 Z ， 冲击 系 数 采 用 O ． 8 7 ，总 投 资 3万 元。 其 中 副 井提 升机 直流拖 动 改造后 ， 以提 高到 改造 前功率 因 数值考 虑，只需新增 电容器 容量 l 8 O干乏，投 资 r ． 5万 元 ，投 入 后 年 可 减少 电能 损 失 3 1 2 千 乏 含 馈 电 线 路 和 变 压 器 损 失 ， 年 节 电 2 4 7 1 0 千瓦 小时 ，节约 电费 支 出 2 9 6 5元 不 含 功率 因数提 高到 O ． 9 0以上少 支 电 费额 ， 五年 内可 回收补偿 电容器投 资费用。 五、技术经 济 比较及其 设 备改造投资 丰山铜矿 副井提升机直 流 电动机 供 电拟 改 为可控 硅供 电，采用三相全 控桥式 整 流器 反井 联 可控 硅整流置 ，触发脉 冲采用锯齿 波移相 的 一 2 7 维普资讯 舣脉 冲， 自动 凋节回路采 用电流 内环 电势 外 环、有准 备的逻辑无环流控制。系 统还可 完 台与屁 示报警等功能。现将实测的F D系 统 与 KGz D 系统 资料 的技 术经济 指标 比较 如 成无级调速 、加速 度限制、故 障检测 、故障综 下 世 动时 闸 制 勒时 闸 电流 死 换 f J 火花 停修 时 问 参 与投 资 项 f J 秒 秒 毫秒 级 计 天 ／爿 I 3 30 l 65 尢 尤 5 I 7．2 l 【5 0 85 l10 无 1 5 l9 钜嘲 丸 】 I 视 功 率 l 敏 项 【 i ● 千 瓦时 千乏 时 认 安 时 发 电机组 7 4 8 8 I 6 4 7 4 9 3 6 0 8 O 可控 硅 2 O 9 7 】 5 7 3 3 3 2 S 6 3 从 上 表 可 见 可 控硅 变流 装 置 的 节 电效果 明 显 的 比 发 电机组 好 ，仅 空 载有 功损 耗 一项 看 ， 只 是 发 电机 组 的 2 8 ％， 一 天可 节 电 5 4 0 千 瓦小时， 全年可节 电 l 7 8 2 o 0千 丸小 时。 从上 述 剖 折 改造 采 用可控 硅 变 流供 电的 丰 山铜副 井提 升机 能节约能 源并能 省去大量 辅 助 设 备 及 电 耗 。 从 设 备 改造 的 投 资 来 看 袭 1 ， 可控硅 变流装置 的初投 资 比电动变 流机组 的少。容量越大 ，其效果 更显著 这 不仅 是可 控 硅变流装置本 身 的造价 低， 同时采用可控 硅 变 流装 置后 ， 可省 去 大量辅 助 设 备 费及 电耗 如 变流 机组的通 风机 控 制器 电耗以 及润 滑系 统 等j 。 经两 系统 比较 采 用 KGZ-- D 等 可控 硅 供 电 系统 后 ， 比原 F ～ D 系统 全 年 可节 电 2 4 3 2 0 0千 瓦小 时 包括 减 少空 载 、负 载损 耗和 激磁 系统 的 电耗 按 该 矿 电度 成 本 计价 0、 l 2元 ／千 瓦 小 时计 算 ， 年 可 节 约 电 费 2 9 1 8 4 元 改 为 KGz D 系统 预计 投资 J 6万 元 北 京榉流器 预计价 ，仅节 电一项五年可回收 投 资 费用 。按经 济价 值及 确保副 井提升安 全运 转 更有深远 意义 六、结束语 在电气传动领 域 中采 用可控硅 装置的优越 是不言而 喻的 但 是，在可控硅 系统 的调 试及 运 用可控 硅正流装置 的运行情况 却启 示我 们应 该 认真对待 可控硅技术 应用 目前，如武钢金 山店铁 矿， 广 西大， 一 锡矿 等 已应 用运转 多 年， 都认为安全可靠、节电。故丰山铜矿应着手改 造 应用 在 肯定其优越性 的 同时，还应 清醒 地 考 虑到 强何 才能 使 可 控 硅 装 置稳 定可 靠 地 工 作 ，最大限度地 发挥其节 能效益 。要及时对 采 用 可控硅装置 的维修 人员进行技术 掊U I 1 只有 可靠 运行 ，才 能收 到真正节 能效果 。建 议丰 山 矿 在进行 副井提 升机 F D 系统改造 为 KGZ ～ D 系统 的 同时 ，保 留原有 F D 系 统传 动 作 备用，待取得 一定经验 时，再行拆 除 淘 汰 ． i 7 ． ’t w Ⅵ ． 上接第 1 0页 充填技 术赶上 和超过先进 国家水 平 。 参考文献 ⋯ I 锕 绿 山 矿 n 号矿 体 腔 结 允 填 系 统 研 究 与， f 产 ， 鉴定舍 资料之， l 9 8 1 年 7月 [ 2 】 J 而部 流 态 化 虹 吸 式 工 业料 仓 ，矿 冶 上 程 ， 】 9 8 4 ， 2 28 【 3 ] 宗翰 ，固液两相流水 坡 的t f 算 ， 有 色金 属 ． 1 9 8 2 ．5 I 4 】 D L a n d r i a u l t 等 ， 国际 镍 公 司对 高 浓 度 充 填 料 克填 洼的研 究 ． 有 色矿 山 1 9 8 8 ，7 f 5 】 I_罗芬 联 弗 德 国 金 属 矿 的 充填 采矿 法 国外台 属 采矿 1 9 8 7 ，8 有色 矿 山一【 9 8 9 ． 4 维普资讯