华能国际电力股份有限公司德州电厂一二期输煤系统#1、2斗轮机为MDQ1000/1260型门式斗轮机，分别于1991年和1994年投产运行，单台斗轮机活动梁升降电机分别设计为两台YZR315M---10绕线式75 KW电动机，通过串联频敏变阻器，利用电感器的交流阻抗随着通过电流频率的增大而增大的原理来实现调速，三相绕线式异步电动机具有启动电流小，启动转矩大的优点，但在实际应用中，绕线式电机的诸多弊端也不断显现出来，大量的电能消耗在电阻上，造成了严重的能源浪费；电机启停冲击电流大，单纯靠制动抱闸闸皮实现制动，造成很大的机械冲击力，降低了设备使用寿命；绕线式电机对电压稳定性要求较高，电机不能连续启动，期间必须间隔3分钟左右；随着活动梁电机的频繁启停，转子滑环与碳刷接触不良经常打火造成滑环麻点增多，碳刷磨损产生的碳粉积聚严重，造成电机绕组绝缘降低，加之转子滑环腔内内外温差产生的水汽散发不出来，尤其当电机绕组漆包线有老化剥离时，碳粉和水分子结合浸入裂纹会造成更严重的后果。斗轮机活动梁由于两侧抱闸的不完全同步，在频繁升降过程中经常造成平衡轮偏移，严重时钢丝绳会和槽轮摩擦造成钢丝绳断股或断裂，每次出现偏移报警，电气及机械人员都要共同到配电室断开一侧活动梁升降电机的电源开关，再由运行人员配合操作，将活动梁平衡块复位，维护量较大。单台斗轮机的斗轮旋转及轮斗小车行走部分分别由两台30KW电机和两台3KW电机驱动，电机电源线由配电室接至活动梁上的电缆中转箱，再由中转箱转换为滑线电缆，在活动梁的一侧，有一根牵引钢丝绳固定在活动梁两端，10多个的单体滑轮穿过牵引钢丝绳悬挂着滑线电缆，滑线电缆的终端固定在轮斗小车上，运行中随轮斗小车一起移动完成供电，该供电方式设计存在诸多安全隐患，煤场运行环境较差，牵引钢丝绳运行中受单体滑轮的磨损需要经常进行涂油，维护不及时就会造成钢丝绳断股甚至断裂，由于滑线电缆由斗轮驱动两根电源电缆和轮斗小车两根电源电缆组成，重量较大，牵引钢丝绳运行一段时间后会出现松动和下垂，滑线电缆运行中与煤堆摩擦造成电缆绝缘破损，严重时当轮斗小车行走到活动梁两端时运行人员无法监视，滑线电缆堆积过多还会被轮斗卷起拉断电缆，滑线电缆由于是使用独股线绑扎在滑轮上，长期运行的牵引力也会造成电缆松动，两台斗轮机投产以来多次更换过牵引钢丝绳，每年都要对接处理几次被拉断的滑线电缆。
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，现在使用的变频器主要采用交—直—交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成，整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆变频器技术的发展趋势经历大约三十年的研发与应用实践，随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，交流电动机变频调速已成为当代电机调速的潮流，它以体积小、重量轻、转矩大、精度高、功能强、可靠性高、操作简便、便于通信等功能优于以往的任何调速方式，如变极调速、调压调速、滑差调速、串级调速、整流子电动机调速、液力偶合调速，乃至直流调速，因而在各行业得到普遍应用。2019年9月份，我们利用#1、2斗轮机配电装置改造机会，对两台斗轮机活动梁升降电机进行了变频改造，将四台绕线式电机的转子绕组短接，改为鼠笼式电机，重新对电机绝缘进行了处理，对各电机转子部分的接线盒盖进行了密封，提高了防护等级；拆除相关接触器、热继电器、中间继电器等动控回路及频敏变阻器，按照一拖一设计，在各配电室增加了变频柜，安装四台施耐德ATV71HD90N4变频器，配套电抗器、制动单元和制动电阻，完善相关动控回路，通过改变变频器的输出频率实现调速控制，通过改变变频器内部逆变电路换流器件的开关顺序对输出进行换向，实现电动机的正反转切换。改造后的设备启动电流小，对系统及电网无冲击，节电效果明显；电机软启动力矩大，带负载能力强，制动平缓，大大减小了机械冲击，保护了电气及机械设备；由于电动机的启停都是在低速区进行而且加减速过程都比较缓慢，电动机功耗和发热较小，因而可以进行高频度的启停运转；变频改造后的安全保护功能更加齐全，除了过压、欠压、过载、过热、短路等变频器自身保护外，活动梁平衡轮偏移、松绳保护等限位接入活动梁变频器故障信号，活动梁变频器故障信号又与整机控制系统实现联锁。活动梁制动抱闸电源原设计与升降电机为同一电源，无独立的保护，设计不合理，我们将制动抱闸的电源开关单独分开，打开与抱紧的控制信号改为由活动梁变频器延时发出，改变传统的电机上电，抱闸打开，电机失电，抱闸抱紧的方式，使活动梁提升与下降过程更加平滑。改造中结合现场实际我们创新思路，在PLC程序中加入了活动梁自动纠偏程序，在司机室操作台上安装一个活动梁平衡轮偏移复位按钮，当活动梁两侧任何一侧平衡轮偏移限位开关动作后，变频器立即封锁输出，电机停止运行，此时司机室触摸屏上会弹出相应一侧的平衡轮偏移报警，运行人员在确认报警信号后只需在操作台上按一下复位按钮，PLC程序就会执行自动纠偏功能，这时相应一侧活动梁变频器开始输出，大约2秒钟后电机能量积聚到80%以上时抱闸自动打开，相应一侧电机开始提升，到达程序设定时间后变频器停止输出，电机断电，整个纠偏过程只有6-7秒钟，不再需要电气、机械人员上机进行干预，大大节省了时间和劳动力成本。经过充分论证，在测量过轮斗齿圈尺寸后，我们还对轮斗小车滑线电缆的拖动方式重新进行了改型，拆除了原牵引钢丝绳，在活动梁一侧安装一段45米长度的工字钢，把绝缘破损严重、接头较多的圆电缆更换为不易扭曲变形的扁电缆，将悬挂滑线电缆的单体小滑轮更换为12套更加灵活可靠的电缆滑车挂在工字钢上，然后将斗轮旋转及轮斗小车的电源电缆只保留适量余度固定在电缆滑车上，每段间隔安装一段¢5不锈钢钢丝绳，避免滑线电缆运行中受力，将滑线电缆的终端固定在轮斗小车上，运行中随轮斗小车移动滑行给斗轮旋转电机和轮斗小车行走电机供电，彻底消除了安全隐患，整机的安全性能得到明显提高。
经过近半年的运行实践，两台斗轮机活动梁系统无论电气还是机械设备均运行稳定，大大节约了维护成本，实现了设备的长周期稳定运行。
论文作者:侯建国,刘海,隋东旭
论文发表刊物:《电力设备》2019年第21期
论文发表时间:2020/3/17
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