王志全

CJZ12/6P型礦用變頻調(diào)速電機(jī)車的應(yīng)用

王志全

通過技術(shù)論證，對CJZ12/6P型礦用變頻調(diào)速電機(jī)車在大同煤礦集團(tuán)公司同家梁礦的應(yīng)用實(shí)踐做了介紹。在初期使用時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場使用情況，對制動電阻作合理的調(diào)整，否則會引起變頻器過壓跳閘。

礦井運(yùn)輸；軌道運(yùn)輸；變頻調(diào)速電機(jī)車

0 引言

煤礦井下架線式直流電機(jī)車在同煤集團(tuán)老礦井還普遍使用。這種牽引方式，電機(jī)車調(diào)速性能差，而且經(jīng)常燒毀調(diào)速電阻和機(jī)車電機(jī)。特別是在車輛連接時，速度不能平滑控制，經(jīng)常傷及操作人員，存在著安全隱患。隨著科技的不斷發(fā)展，變頻調(diào)速電機(jī)車應(yīng)用于煤礦井下，其調(diào)速性能好，啟動平滑無明顯沖擊，操作簡單，保護(hù)功能齊全。

1 架線式直流電機(jī)車使用中存在的問題

同家梁礦是一個年產(chǎn)300萬t的礦井，井下運(yùn)輸平巷有2條，一條為生產(chǎn)運(yùn)煤巷，一條為運(yùn)輸材料和人員的巷。目前，電機(jī)車是我礦生產(chǎn)運(yùn)輸中的主要運(yùn)輸工具。我礦運(yùn)輸平巷長度為2 000 m，坡度為1/500。70年代我礦引進(jìn)東德EL－5/02型電機(jī)車，80年代后逐步更新為國產(chǎn)ZK14－6/550型電機(jī)車，一直作為井下運(yùn)煤、運(yùn)料、運(yùn)送液壓支架，以及運(yùn)送人員的驅(qū)動機(jī)車。其牽引方式為架線式直流電機(jī)牽引，采用控制器切換電阻進(jìn)行機(jī)車調(diào)速。使用中發(fā)現(xiàn)這種牽引方式的電機(jī)車，調(diào)速性能差。利用電阻調(diào)速，大量的電能消耗在電阻上，而且經(jīng)常燒毀調(diào)速電阻和電機(jī)。最為明顯的弊端是電機(jī)車和車輛連接時，無點(diǎn)動功能，而且速度不能平滑控制，與車輛連接時經(jīng)常傷及操作人員，存在許多安全隱患。為了改善井下電機(jī)車運(yùn)輸現(xiàn)狀，2008年底我礦購進(jìn)4臺CJZ12/6P型變頻調(diào)速電機(jī)車，在井下2條平巷進(jìn)行試用。該車采用交流電動機(jī)驅(qū)動傳動，把井下架線550 V直流經(jīng)牽引逆變器轉(zhuǎn)換成電壓及頻率可調(diào)的三相交流電供給2臺交流電機(jī)驅(qū)動電機(jī)車。

2 CJZ12/6P型電機(jī)車主要技術(shù)參數(shù)及制動距離驗(yàn)算

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

2.2 制動距離的驗(yàn)算

按運(yùn)煤重列車制動距離，當(dāng)其符合條件時，不必進(jìn)行運(yùn)送人員驗(yàn)算，因運(yùn)送人員時，負(fù)荷小，減速度大，容易在規(guī)定的距離內(nèi)制動住。

重列車制動距離

式中：Vzh——電機(jī)車開始制動時重列車速度，取

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，運(yùn)送物料時，制動距離不超過40 m，運(yùn)送人員不超過20 m，制動性能符合要求。

3 變頻器技術(shù)參數(shù)的核定

3.1 變頻器容量的選擇

按變頻器使用原理，變頻器額定容量應(yīng)大于負(fù)載額定容量。本機(jī)車使用YGY2Q201B變頻器，其額定容量為75 kW，雙電機(jī)額定容量為60 kW，用一臺變頻器拖動2臺電動機(jī)，經(jīng)驗(yàn)證符合要求。

3.2 最低工作頻率的選擇

理論上變頻器的工作頻率為0 Hz～50 Hz，實(shí)際工作中低于下限工作頻率會造成過流制動。即使不過流，因變頻器輸出頻率低，輸出電壓也會成比例降低，低頻下提供大電流困難，甚至過流燒毀電機(jī)。變頻器最低工作頻率的選取范圍為4 Hz～10 Hz，我礦CJZ12/6P礦用變頻調(diào)速電機(jī)車由廠家調(diào)試變頻器，最低工作頻率選7 Hz，長期工作不發(fā)熱，達(dá)到技術(shù)要求。

3.3 變頻器制動電阻的取值

由變頻器制動原理 (見圖1） 可知，變頻器制動單元是用來檢查主回路直流電壓的，制動電阻由其控制，制動電阻串接在直流主回路中，機(jī)車制動采用電氣制動，回退司控器時，速度手柄進(jìn)入電氣制動，制動時會向變頻器反饋電能，反饋電能會使主電壓上升。如果不消耗掉這部分電能，會使變頻器過壓跳閘。

經(jīng)計(jì)算，制動電阻的取值為13 Ω～5Ω，電機(jī)車廠家出廠設(shè)定為3 Ω。

我礦經(jīng)實(shí)際調(diào)試，Rg取4 Ω滿足頻繁啟動運(yùn)行的要求。

3.4 制動電阻功率選擇

式中：PDR——制動電阻工作時消耗的功率，W；

K——修正系數(shù)，0.4～1.1。

制動頻繁或電阻功率大時K取大值，很少制動、電機(jī)功率小時K取小值。

4 變頻調(diào)速電機(jī)車的優(yōu)點(diǎn)

CJZ12/6P型礦用變頻調(diào)速電機(jī)車在同家梁礦的使用，無論是生產(chǎn)運(yùn)煤或搬家準(zhǔn)備運(yùn)送液壓支架，其調(diào)速性能好，安全可靠，維修量少，與原來直流調(diào)速電機(jī)車相比，每年可節(jié)約維修費(fèi)25萬元。由變頻調(diào)速的原理可知，使用變頻調(diào)速的負(fù)載可節(jié)能20%～30%。我礦16臺已全部使用變頻調(diào)速電機(jī)車，每臺車每天使用20 h，年節(jié)約電能資金16×365×20×25%×1.5=4.38萬元，年節(jié)約資金＝節(jié)約電費(fèi)＋節(jié)約維修費(fèi)＝4.38＋25＝29.38 萬元。

5 結(jié)束語

CJZ12/6P型電機(jī)車采用低速高轉(zhuǎn)矩變頻器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩啟動，恒功率運(yùn)行，啟動平滑無明顯沖擊，操作簡單，保護(hù)功能齊全，維護(hù)方便，值得推廣應(yīng)用。

[1] 陳維健，齊秀麗.礦井運(yùn)輸及提升設(shè)備.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1989.

Application of CJZ12/6P Type Mine VVVF Electric Locomotive

Wang Zhiquan

Through the technical demonstration,the application of CJZ12/6P type mine VVVF electric locomotive in Tongjialiang mine of Datong coal group company is introduced.In early use,according to field use,braking resistance should be made reasonable adjustments;otherwise it would cause inverter overvoltage trip.

mine transport;rail transport;VVVF electric locomotive

TD524+.3

B

1000-4866（2012）02-0043-03

王志全，男，1958年5月出生，現(xiàn)在大同煤礦集團(tuán)公司同家梁礦工作，高級工程師。

2012-04-06

2012-04-27