变频调速在发电厂翻车机系统中的应用

李 鹏，付连兵

（1.华电维坊发电有限公司，山东 潍坊 261204；2.山东电力建设第二工程公司，山东 济南 250100）

0 引言

华电潍坊发电有限公司翻车机系统是由武汉电力设备厂生产的单车O型翻车机，系统由重调机、翻车机、迁车台机及空牛四部分组成，设计卸煤能力为14节/h。其中重调机由5台绕线式电机牵引一列重车，翻车机由4台绕线式电机驱动翻车机，重车翻转后将煤卸入下部煤斗，迁车台由1台绕线式电机将翻车机翻卸后的空车厢从重车线移至空车线，推车器由1台绕线式电机将迁车台上的空车厢推出迁车台，空牛由1台绕线式电机将整列空车推离迁车台。

1 翻车机电气系统存在的主要问题

1.1 重调机

重调机采用普通绕线电机串电阻的启动方式，只有在启动时能减小起动电流，在正常运行过程中转速是额定转速，即重调机在运行过程中无法实现调速，当其接车和定位时必然对车厢车钩、轨道及重调机本身造成很大机械冲击，容易造成电机烧坏、减速机损坏等事故隐患。

1.2 翻车机

翻车机采用普通绕线电机串电阻的启动、主辅电机切换控制方式，工艺要求翻车机由副电机驱动，翻至30°附近时转换为主电机驱动，翻车机在旋转至165°附近时停止。在旋转回零停止后靠惯性减速并准确对轨，整个翻车过程只有两个速度，全程无平滑调速对位，导致翻转过程可控性降低，速度变化不平稳，延长了翻车机单机作业时间。另外，翻车机对对位精度要求很高，但是翻车过程中无调速控制，靠惯性减速对位可靠性大大降低，零位对轨不准可能造成车厢出轨。零位及165°越位可能造成减速机冲击损坏、冲击损坏机械止档等。

1.3 迁车台

生产工艺要求迁车台在重车线和空车线处准确对轨。因此迁车台对走行的调速要求非常高，减速必须平滑，定位必须准确。原设计采用绕线电机串电阻启动，迁车台整个行走过程中无调速，靠惯性减速对位，对位精度较低，对轨不准和起制动不平稳都可能造成车厢脱轨。在启动和停止过程中惯性较大，对机械冲击很大。

1.4 空牛

空牛采用普通绕线电机串电阻的启动方式，空牛在整个行走过程中额定转速，即空牛在运行过程中无法实现调速，当其推车和停止时必然对车厢车钩、轨道及推车机本身造成很大机械冲击，从而造成车厢脱轨等重大事故隐患。

翻车机系统投运以来，多次发生对轨不正、电机及减速机损坏、钢丝绳拉断等事故。2004年西线翻车机因零度越位造成了两台减速机损坏，推车机对整列车的冲击造成轨道地基出现裂纹及变形3次。

2 系统改造

2.1 变频调速的优点

新型全数字矢量型变频器从根本上克服了原翻车机系统无调速缺点，全数字量给定，高精度、高稳定性，功率部分采用目前已成熟的IGBT元件，具有开关频率高（输出PWM波形更好）、对外干扰小、控制功率小的特点，还具有智能保护功能，耐过电压及过电流能力强。采用矢量控制，运算精度高，控制方式灵活，可以设定多组控制参数并在运行中切换，更好地满足工艺要求，提高工作效率，缩短作业周期。

图1 变频调速原理

2.2 改造内容及实施

重调机由1台AB 336 kW 1336F型变频器驱动5台重调机电机，同时对电机的转子绕组进行短接。为了保证重调机准确定位，重调机落臂以后低速（15 Hz）撞击重列进行接车，挂钩后加速（40Hz），在到达摘钩位之前减速（15 Hz）进行定位，摘钩后加速（30 Hz），在到达翻车机内定位之前减速（15 Hz）进行定位，提空销后加速（30 Hz），抬臂位之前减速停止，抬臂后高速返回（50 Hz），在到落臂位之前减速（30 Hz），减速停止落臂。用此工艺后提高了重调机定位精度，全程速度可控，实现了低速接车，在与整列车联挂时将机械冲击降低到可接受的程度，避免对机械和轨道基础的损害，高速返回原位时可准确定位。

翻车机。对翻车机采用2台AB 55 kW POWER 700型变频器驱动2台电机，同时对主电机的转子绕组进行短接，拆除副电机。改造后，电机启动平滑，实现S曲线起制动，无加速度突变，使翻车机运行更加平稳，对轨准确。变频调速从根本上克服了翻车机无调速的缺点，由于变频系统的制动转矩大，稳定性好，可缩短减速时间，单机作业周期由原来的130 s缩短为100 s。

迁车台。采用1台AB 22 kW POWER 700型变频器驱动2台牵车台电机，同时对电机的转子绕组进行短接。改造后，提高了迁车台运行的动态性能及对轨精度，使空车线及重车线对轨准确。同时为了提高作业效率，向空车线前进频率设定为45 Hz，向重车线返回频率设定为55 Hz，使单机作业周期从 26 s缩短到 22 s。

3 结语

经过变频调速改造，解决了原系统存在的诸多问题，减少了事故隐患，设备启动平滑，制动平稳，通过对控制部分的优化设计，使翻车机运行的安全可靠性大大提高，调速系统故障率从2005年占总故障率的55%降低到了2007年的2%，减小了维护量，降低了维护费用。

通过对PLC软件的最优化设计，在严格遵守翻车机卸车线工艺过程的前提下，最大限度地提高了卸车效率，每节列车的卸车时间从原来的240 s缩短到了200 s。