牙轮钻机的变频调速方法

小哥们

　　某铁矿使用的钻机型号为KV-250型,其设备主要技术性能为:钻孔直径d=250mm;钻孔深度l=17m;钻进速度V=0.08～0.4m/min;钻杆直径d=219mm;钻机重量m=88t。回转系统采用50kW直流电动机,行走/提升系统为75kW交流电动机;转杆加压采用滑差电机调速方式。
　　该设备在运行过程中,因经常发生堵转、卡转等现象,也不能根据岩石状况进行转速调整,经常发生电气及机械故障,大大降低了设备使用效率。
　　经了解,影响牙轮钻机正常运行主要原因是:①系统振动幅值分布较广,振动加速变化大;②现场粉尘大,并具有一定的腐蚀和导电性;③误操作,引起堵钻。
　　为了提高牙轮钻机运行的可靠性,我们采用了回转和提升/行走两套分别独立的控制系统,为了增加回转电动机的富余度,采用了功率为60kW的交流变频电机,以提高钻孔进度和运行可靠性。原系统没有采用调速控制系统,为保证设备正常运行,采用60kW交流变频调速电机,并用交流变频调速系统替代滑差电机调速。
; O4 _5 d3 b( H7 j　　为了准确地确定钻孔位置,控制和提升行走系统采用两个单独的PLC加变频器提升/行走系统设置了能量定位制动系统。
2 `! B/ g0 y% W; w+ R9 q　　原加压电机为滑差电机,其电机调速特性较软,遇到硬度较高的矿岩会造成加压力度不够,不能发挥变频调速的原有效能改成变频调速后,其转速和转矩有较大提高。
) d$ R3 E2 T1 f& Z5 P　　软件采用模块化设计,结合人工操作完成系统运行。通过调速手轮可实现电机的快、慢转调节,如回转系统卸杆控制过程,当回转的正、反转控制万能转换开关打到反转时,如果变频器正常,外部系统正常,PLC会给变频器一个反转指令,并且给变频器一个采用第二加速时间命令,第二加速时间短,加速快,能实现卸杆功能。当外部系统有故障或变频器有故障,通过输入点输入到PLC,PLC根据程序运行结果,输出一个停止运行或复位信号给变频器,变频器就会停止运行,PLC同时输出报警信号。
　　在设计选型方面,我们采用了日本安川公司的VS-616G7系列四象限矢量控制型变频器,并根据钻机的振动特性,对变频器提出特别的制作要求,安川公司按我公司要求定制;可编程控制器采用三菱公司FX系列可编程控制器;变频电机采用法国施耐德公司的低压电器,以此组成整个控制系统。
2 h/ P2 U. j" {4 J+ x: ]' u　　该系统已运行半年多,与原来的性能比较,有了较大的改进:
- U, r2 z$ B( X/ H& _2 c7 F% E' y　　(1)钻孔进度约提高35%～45%左右;
6 u5 |1 M: B7 {9 ~　　(2)调速特性大为改善,并有较宽的调速范围,对钻机钻孔定位、接杆、接钻头等操作带来很大方便;
7 O8 \4 j  l. N. b5 ^　　(3)可减少了加减速过程对钻机带来的冲击;
: D1 Z& `0 a. g& [- T　　(4)变频器有低速力矩补偿功能,采用矢量控制,有良好的启动特性;
5 j7 u8 h$ T! v) E7 C7 f( i/ [2 K　　(5)PLC和变频器控制功能集合,可方便实现断链保护、低空气压力保护、卸杠功能,行走下坡防下滑功能;
　　(6)通过变频参数设置,可以实现缺相保护、三形不平稳保护、过电压保护、过电流和过载等保护功能;
　　(7)系统运行模块化设计结构清楚,故障低,维修方便;
2 y) [: b7 }8 O! P+ y* C　　(8)采用矢量变频调速系统,具有启动转矩高、电机控制平稳、调速宽度大、制动定位准确,适合牙轮钻机运用;
/ T2 k; z: F3 N/ N　　(9)交流变频调速系统,电机控制平稳,调速宽度大,比原电机节电20%～25%左右;
　　(10)在变频调速系统中使用了PLC,使该设备具备了通讯接口,通过网络系统可将设备运行资料传送到企业管理网平台,为企业管理升级打下基础。
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