Технология active front end (afe) для наклонного ... · active front end...

12
Технология Active Front End (AFE) для наклонного ленточного транспортера Перепечатано из журнала “Cement International” 5/2006

Upload: others

Post on 07-Aug-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Технология Active Front End (AFE) для наклонного ... · Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в

Технология Active Front End (AFE) для наклонного ленточного транспортера

Перепечатано из журнала “Cement International” 5/2006

Page 2: Технология Active Front End (AFE) для наклонного ... · Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в

Авторы: дипломированный инженер П.Лухингер, Ciments Vigier, Péry, дипломированный инженер У. Майер, ALRO Antriebstechnik GmbH, Рудольфштеттен, дипломированный инженер Р.А. Эррат, ABB Schweiz AG, Баден-Даттвил, Швейцария.

Аннотация

Длинные ленточные транспортеры всегда были проблемой для использования систем привода и управления. Существуют несколько подходов реализации системы привода такого транспортера. Для удовлетворения требованиям, предъявляемым топографическими условиями, свойствами транспортируемого материала, экологией и способами управления приводом, приходится использовать несколько приводов разного типа. В настоящей статье приводится описание системы привода нисходящего транспортера, связывающего карьер с секцией сырьевых материалов цементного завода в Швейцарии. В соответствии с реальными эксплуатационными требованиями пришлось разработать привод с регулируемой скоростью и снабдить его системой рекуперации энергии на участке спуска. Для этого была применена новая технология Active Front end (AFE), которая подробно описывается в этой статье. На сегодняшний день все производственные операции транспор-тера непрерывно контролируются современными системами управления. Одним из достоинств новой технологии является её исключительная совместимость с компьютерной сетью. В статье также рассказывается о том, как применение трубного конвейера помогаетвыполнить требования к сохранению внешней среды от загрязнений, и рассматривается вопрос эко-номии энергии с учетом потребления активной мощности из сети и рекуперации энергии обратно в сеть.

*) Переработанный вариант лекции, прочитанной вторым автором на ТехническойконференциипоЦементнойпромышленностиIEEE-IAS/PCA,состоявшейсявапреле2006г.вФениксе,штатМиссури,США.

(Английскийтекстпредоставленавтором).

Page 3: Технология Active Front End (AFE) для наклонного ... · Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в

�3

1 Введение

Компания Vigier Cement AG, входящая в объединение Vicat Cement Group, Франция, владеет цементным заводом, на-ходящимся в Бернер Юра, Швейцария с 1891 г. Годовой объем выпуска цемента заводом составляет около 700000 тонн. В 2003 г. компания Vigier Cement открыла новый ка-рьер, из которого известняк и глина доставляются на ко-роткое расстояние самосвалами к дробильному участку с производительностью 800 тонн в час. Дробильный участок связан с цементным заводом системой нисходящих транс-портеров протяженностью 3 км. Перепад высот, преодоле-ваемый при транспортировке материала, составляет 280 м при угле наклона 29 градусов. Трудностью при создании транспортера стала минимизация числа отдельных транс-портеров и, следовательно, числа передаточных станций при том, что часть пути транспортировки проходит в тун-неле. Вся система транспортировки представляет собой комбинацию двух наклонных транспортеров.

Первый из транспортеров имеет трубчатую конструкцию, создающую возможность транспортировки с производи-тельностью 1400 тонн в час при угле наклона до 28 гра-дусов. Второй транспортер представляет собой лотковый ленточный конвейер, имеющий стандартную рабочую про-изводительность 800 тонн в час при возможности транс-портировки 1000 тонн материала в час в течение максимум 10 минут или 1400 тонн в час в течение максимум 5 минут. На рис.1 показана большая часть установленного наклон-ного участка транспортера.

Транспортер имеет общую длину 2645 м перепад высот 274 м. Максимальная изменяемая скорость движения лен-ты составляет 3,1 м/с.

Технология Active Front End (AFE) для наклонного ленточного транспортера

2. Условия получения лицензии на эксплуатацию и возможные варианты выбора привода для наклонной транспортировки

При разработке проекта нового карьера рассматривалось несколько вариантов. Защите окружающей среды в Швей-царии придается особое значение, поэтому, прежде, чем, определить участок под карьер, было выполнено несколь-ко работ по анализу осуществимости проекта. В резуль-тате исследования были определены основные принципы для создания будущего карьера и системы транспорти-ровки материалов.

С самого начала было ясно, что для транспортировки ма-териалов придется применить ленточный конвейер. На тот момент не было ни одного шанса получить лицензию на пе-ревозку известняка и глины автотранспортом из-за высо-кой себестоимости этих операций с учетом срока службы карьера, а также из-за связанного с этим значительного загрязнения окружающей среды. Из тех же соображе-ний экологичности часть пути транспортировки пришлось проложить в закрытой галерее. Действующие погодные условия указывали на то, что система транспортировки материалов должна иметь особо жесткую и прочную конс-трукцию. Участок карьера находится на высоте 900 м над уровнем моря, что создает очень жесткие погодные ус-ловия, особенно в зимнее время. С учетом действующих низких температур, опускающихся значительно ниже нуля и наличия большого количества снега в течение длитель-ного периода времени, было решено проложить часть кон-вейера в тоннеле, а остальную часть в крытой галерее.

Транспортировка материала по наклону вниз рассматри-валась как процесс, в котором энергия торможения не должна просто теряться или переходить в теплоту, а реге-нерироваться в электрическую мощность и возвращаться обратно в энергосеть. Необходимо различать два режима работы транспортера: режим работы с фиксированной скоростью и режим работы с регулируемой скоростью.

Рис.1 Наклонный участок установленного транспортера.

2.1 Режим работы с фиксированной скоростью и регенерацией энергией для возвращения в энергосеть

Любой работающий с фиксированной скоростью привод, например, коротко-замкнутый асинхронный двигатель, по своим физическим параметрам может быть генератором, если к нему приложена внешняя энергия, например, в случае, когда выводы двигате-ля подсоединены к сети, а его ротор приводится во вращение энергией перемещающегося вниз груза при скорости вращения превышающей синхронную частоту вращения.

При работе привода в режиме фиксированной ско-рости не требуется оборудовать электродвигатель дополнительными устройствами для перевода его в режим генератора. При скоростях ниже синхронной частоты вращения скольжение ротора асинхронного двигателя отрицательно по отношению к частоте тока энергосети, поэтому двигатель работает в режиме электромотора привода, перемещающего груз и пот-ребляющего энергию из сети. Когда же частота вра-щения ротора под действием груза превышает час-

Page 4: Технология Active Front End (AFE) для наклонного ... · Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в

Таблица 1. Перечень технических параметров трехленточных транспортеров

тоту тока в энергосети, скольжение ротора приобретает положительное значение и двигатель переходит в режим генератора, поставляющего энергию обратно в сеть.

Двигатель привода, работающего с регулируемой скоро-стью, должен иметь характеристики четырехквадрантного преобразователя, чтобы переходить из режима двигателя в режим генератора. В прежних энергосетях применялись и до сих пор применяются тиристорные схемы на входе, относительно простые, поскольку коммутируются от сети. Оперативная функция такой схемы вполне обеспечивает и регулировку скорости и регенерацию энергии. Однако, при разрыве цепи в режиме регенерации, например, если сработает расцепитель среднего напряжения, произойдет нарушение коммутации и короткое замыкание в тиристор-ном преобразовательном мосте на входе. При коротком замыкании всегда перегорают плавкие предохранители.

В современной схеме энергоснабжения применена схема Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в схеме оборудование уже не страдает от не-достатков тиристорной схемы. При разрывах цепи элект-ропитания предохранители уже не сгорают, а работающее оборудование снова готово к работе сразу же по возоб-новлению подачи электроэнергии.

2.2 Останов транспортера торможением привода2.2.1 Приводы с фиксированной скоростьюАсинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором име-ют очень ограниченную тормозную способность, поэтому они применяются на установках небольшой мощности. Такой привод имеет только два варианта торможения: от-ключение двигателя с последующим торможением меха-ническим тормозом или торможение противовключением. Торможение противовключением применяется не часто, поскольку сопровождается мощным обратным крутящим моментом, возникающим в момент переключения, что мо-жет привести к проскальзыванию ленты и выбросу в сеть тока, превышающего допустимы величины.

У двигателя с фазным ротором больше возможностей для управляемого торможения. Схемы приводов с фазным ро-тором применяются на более высоких уровнях мощности среднего напряжения. Такие двигатели оборудуются вто-ричными пускателями и электрическим тормозом постоян-ного тока. Тормозной крутящий момент может регулиро-ваться в зависимости от требований.

2.2.2 Приводы с регулируемой скоростьюПривод современного наклонного транспортера основан на схеме с переменной регулируемой скоростью с четы-рехквадрантной характеристикой, дающей возможность осуществить как прямое, так и реверсивное ускорение и торможение. Использование схемы с четырехквадрантной характеристикой исключает перемену полярности тока в момент уменьшения скорости привода до нуля. Скорость движения ленты всегда плавно реагирует на изменение скорости привода. Скорость привода может быть умень-шена до нуля. Привод с такой характеристикой может даже удерживать нулевую скорость движения.

Для небольших транспортеров применяются обычно низ-ковольтные приводы. Для более мощных наклонных транс-портеров используются приводы среднего напряжения с мощностями от 800 кВт и выше, особенно при большой длине ленты транспортера. Регенерированная энергия поступает в сеть.

3 Целевое исследование, проведенное компанией Cement Vigier

Первый вопрос, на который необходимо найти ответ при выборе привода транспортера - это вопрос о типе двига-теля привода, - применить ли двигатель с фиксированной или с регулируемой скоростью вращения. Для получения ответа на вопрос следует определить дополнительные ка-питальные затраты на приводы с регулируемой скоростью и сравнить эти расходы с преимуществами регулируемого привода, учитывая расходы на эксплуатацию и обслужива-ние. Кроме того, необходимо сравнить соответствующие сроки эксплуатации обеих систем транспортеров, включая конвейерные ленты и механические компоненты систем.

3.1 Основные требования к системам ленточных транспортеров

Лента является наиболее дорогим и наиболее незащи-щенным компонентом любого ленточного транспортера. Кроме выбора адекватной системы привода необходимо обеспечить условия, при которых воздействие нагрузки на ленту транспортера не превышали расчетных значе-ний. Это основное требование должно выдерживаться при всех условиях эксплуатации, включая аварийные условия.

Распределение нагрузки между приводами должно быть организовано таким образом, чтобы все взаимосвязан-ные приводы развивали во время работы одинаковый крутящий момент, даже в условиях переменной нагрузки и в процессе запуска/останова, но особенно при работе с полной нагрузкой или в аварийной ситуации. Необходимо

обеспечить чтобы пиковые нагрузки, передавае-мые на ленту транспортера, не превышали 20-30% от требуемой нагрузки и независимо от режима на-грузки: при ускорении, нормальной работе или за-медлении. Системы привода должны также обеспе-чить прямую и обратную низкую скорость движения для технического обслуживания, составляющую 10% от номинальной. Пики крутящего момента для механических компонентов, например редукторов, муфт сцепления, валов и т.д. должны быть управля-емы и ограничены постоянными величинами. Воз-можные проскальзывания ленты должны контроли-роваться.

Пуск и останов ленты должны выполняться плавно, в управляемом режиме, чтобы не подвергать лен-ту транспортера излишним нагрузкам. Это можно получить, применив линейное ускорение и замед-ление с частотным регулированием. При очень длинной ленте транспортера для первоначального натяжения следует вначале запускать приводы в го-ловной части ленты, а затем в конце.

Параметр Ед. изм. Трубный ленточ-ный транспортер

Лотковый ленточ-ный транспортер

Лотковый ленточ-ный транспортер

Расстояние между центрами м 244.46 2 397 550

Разность по высоте м -81 -193 +4,1

Макс. наклон градусы 28 5 -

Ном. диаметр трубы мм 400 - 400

Ширина ленты мм 1 600 1 200 1 600

Лоток - - Из трех частей, 40 градусов -

Тип ленты - ЕР1000/4 ST1800 -

Диаметр опорного ролика мм 108 133 -

Установленная мощность двигателя кВт 2 x 160 3 x 160 1 x 160; 1 х 55

Вертикальные изгибы м 3 x 120 - -

Горизонтальные изгибы м - 5 x 2 000 -

Скорость движения ленты м/с 3 3 3

Page 5: Технология Active Front End (AFE) для наклонного ... · Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в

Скорость, при которой проводится техническое обслужи-вание транспортера, обычно составляет 10% от номиналь-ной. При использовании двигателей с прямым пуском от сети следует подбирать отдельную систему с низкообо-ротными двигателями. При наличии привода с регулиру-емой скоростью все скорости могут обеспечиваться при помощи одного и того же оборудования.

3.2 Торможение транспортераУчитывая особенности действующей топологии, на горизонтальных участках вообще не предусматривает-ся наличие системы торможения. При наличии восходя-щих и нисходящих участков на линии транспортера может потребоваться притормаживание для операций погрузки и выгрузки. Наклонные транспортеры требуют применения продолжительного торможения в процессе эксплуатации в том случае, если потери на трение при торможении оказываются меньшими, чем энергия, регенерируемая на-грузкой.

Каждый расположенный на длительном спуске транспор-тер должен иметь аварийный тормоз, срабатывающий от натяжения тяговых тросов соединенных с соответствую-щими аварийными выключателями, а также в случае вне-запного превышения установленной скорости движения транспортера. Любая электрическая система торможения не в состоянии выполнить полностью требования стандар-тов по безопасности из-за возможности потери питания или дефектов электрической схемы. Электрическая сис-тема торможения часто используется в качестве основ-ного тормоза с назначением замедлить движение ленты транспортера в процессе нормального режима работы с высоких значений скорости до нуля, чтобы предотвратить излишний износ механических тормозов. При этом функ-ции торможения в ситуациях останова и в аварийных ситу-ациях берет на себя механический дисковый тормоз. При расчете размеров механического тормоза необходимо учитывать необходимость полного торможения загружен-ного транспортера с максимальной до нулевой скорости.

В случаях необходимости применения электрического тор-моза электродвигатель привода действует как генератор, направляющий электроэнергию во вставку постоянного тока преобразователя. Дальнейшее торможение элект-родвигателем приводит к росту напряжения на вставке постоянного тока, поскольку уменьшить количество реге-нерируемой энергии невозможно. Тем не менее необходи-мо уменьшать величину избыточной энергии, чтобы предо-твратить перегрузку по напряжению. Это можно сделать различными способами:

UDC -

C

R +

R -

R

5

Промежуточный контур Прерыватель Резистор

Схема управления

• применением тормозного прерывателя и резистора динамического торможения в цепи вставки постоянного тока;

• применением секции рекуперации электроэнергии.

Метод с применением тормозного прерывателя и резис-тора динамического торможения в цепи вставки постоян-ного тока не экономичен, поскольку избыточная энергия при таком методе превращается в тепло. Второй метод, с использованием рекуперации позволяет всю энергию вер-нуть обратно в энергосеть, за исключением механических потерь в системе транспортера и внутренних потерь при-вода.

Практическая схема рекуперации для стандартного при-вода обычно использует диодный мост из 6 или 12 импуль-сных диодов. При такой схеме направление потока энергии возможно только из сети переменного тока к преобразо-вателю, но не в обратном направлении. Эту энергию при-ходится ликвидировать, превращая её в тепло нагрева ре-зистора, во избежание перегрузки цепи постоянного тока преобразователя по напряжению в процессе торможения вращением ротора электродвигателя.

После повышения напряжения на цепи постоянного тока срабатывает тормозной прерыватель и подсоединяет шину постоянного тока непосредственно к резистору, т.н. тормозному резистору, рис. 2. Резистор монтируется в электрошкафу или даже вне помещения. Такая установ-ка относительно проста и хорошо известна, но приводит к лишним затратам энергии. Лучшим решением могло бы быть использование тормозного прерывателя, особенно при редких торможениях, что потребует небольшого рас-хода энергии при электрическом торможении в случае на-рушения электропитания переменного тока.

4. Выбор системы привода для транспортера

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ро-тором с прямым пуском от электросети не позволяют ре-гулировать в зависимости от нагрузки крутящий момент при пуске и останове или время ускорения и замедления вращения. Но такая регулировка совершенно необходима при желании обеспечить длительный срок службы лен-ты транспортера. Даже асинхронный электродвигатель с контактными кольцами, у которого можно ограничить ве-личину крутящего момента пуска и останова не позволяет изменять время ускорения и замедления вращения в зави-симости от нагрузки. Эти характеристики по регулировке можно получить только используя регулируемый привод.

Конвейерные системы часто устанавливаются в конце ли-нии электропитания в относительно слабой энергосети. Прямой пуск электродвигателей вызывает падение напря-жения в сети в момент запуска, величина которого зависит от номинальной мощности короткого замыкания для этой сети. Другими словами, электродвигатель после запуска не может работать при полном номинальном напряжении сети, поскольку это номинальное напряжение понижает-ся на величину падения напряжения на кабеле питания электродвигателя. В случае, если два электродвигателя по 160 кВт подсоединены кабелем длиной 100 м к низковоль-тной сети с мощностью короткого замыкания 200 МВА, то на клеммах величина напряжения питания составит 87% от номинального значения. Между величиной крутящего момента двигателя и приложенным напряжением питания существует квадратичная зависимость, поэтому в данном случае можно получить менее 64% ускоряющего момента. Для транспортера с постоянной величиной крутящего мо-мента возможна ситуация полного отсутствия ускорения вращения двигателя, а это означает перегрев ротора и выход двигателя из строя.

Рис. 2 Типовая схема включения тормозного прерывателя

Page 6: Технология Active Front End (AFE) для наклонного ... · Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в

Преобразователь частоты, работающий по схеме Active Front End, потребляет от сети только активную мощность. У двигателя с короткозамкнутым ротором величина крутя-щего момента зависит от соотношения величины напря-жения на клеммах и частоты тока (скорость вращения дви-гателя). Поэтому в момент запуска, начиная от скорости равной нулю, можно обеспечить номинальный крутящий момент, если преобразователь частоты будет поддержи-вать указанное соотношение U/f постоянным в процессе ускорения при запуске. Для получения повышенного кру-тящего момента при запуске приходится увеличивать ве-личину магнитного потока в электродвигателе, увеличивая напряжение на клеммах в фазе пуска. Типовой пусковой ток для двигателя с прямым пуском в 7 раз выше номи-нального рабочего тока электродвигателя, что гораздо больше, чем для привода с преобразователем частоты имеющего пусковой ток порядка 1-2 номинальных рабочих токов, в зависимости от требуемого пускового момента вращения. Падение напряжения в этом случае в три-четы-ре раза меньше, чем для двигателя с прямым пуском.

При вышеуказанных обстоятельствах ясно, что выбирать следует регулируемый привод с преобразователем часто-ты.

5. Проектно-инженерное обеспечение. Расчеты

В основе выбора размеров электродвигателей и создания основных принципов проектирования системы привода лежали следующие требования:

• создание расчетной модели для всех возможных режимов эксплуатации и нагрузки, включая имитацию запуска, останова и аварийной ситуации;

• отключение электроэнергии в режиме полной, поло-винной и нулевой загрузки;

• максимально допустимое натяжение ленты до преде-лов механического напряжения и проскальзывания ленты;

Параметр Символ Единица измерения

Ленточный транспортер

трубчатый лотковый

Вход

Производительность одной ленты Qt Т/час 1 400 1200

Сопротивление ленты истиранию C - 0.6000 0.5200

Истирание в шкивах 0,025 до 0,030 f - 0.0281 0.0250

Вес 1 метра ленты с вращающимися частями Gm кг/м 151 80

Расстояние между центрами L м 244 2 397

Ширина ленты (диаметр трубы) B Мм 400 1 200

Высота H м -81 -193

Диаметр барабана D м 1.02 1.02

Скорость движения ленты v м/c 3.30 3.30

Передаточное отношение i - 25 25

К.п.д. коробки передач ŋ % 0.98 0.98

Выход

Требуемая мощность на валу электродвигателя при полной нагрузке

p кВт -273 -449

Таблица 2. Технические параметры обоих ленточных транспортеров • максимальное использование одинаковых компонентов привода и двигателей одного размера для минимизации типов запасных частей;

• возможность будущего увеличения производительности.

В результате исследования были определены следующие концепции:

Наклонный транспортер 1: трубный транспортер с двумя двигателями вращающими один барабан в хвостовой час-ти.

Наклонный транспортер 2: лотковый ленточный транспор-тер в закрытой галерее с тремя двигателями, два двигате-ля для привода первого барабана и третий двигатель для привода второго барабана.

Все пять двигателей одного размера и одинаковой мощ-ности.

Каждая приводная система состояла из преобразователя частоты питающего асинхронный двигатель с короткоза-мкнутым ротором на 160 кВт, дискового тормоза разме-щенного между двигателем и редуктором (тормоз должен удерживать нагруженную ленту транспортера в нерабочем или стационарном состоянии и при отключении электро-энергии, останавливая ленту до нулевой скорости), редук-тора и тензодатчика для измерения крутящего момента для предотвращения перенапряжения и перегрузки ленты.

В нормальном рабочем режиме валы двигателей враща-ются с постоянной скоростью. Скорость вращения может быть уменьшена до скорости ниже номинальной или уве-личена до скорости выше номинальной, например, при необходимости создания запасов. Характеристики крутя-щего момента в фазе ускорения и замедления имеют S-образную форму, не создающую перенапряжений в ленте транспортера. Особое внимание было уделено формиро-ванию динамической характеристики для напряжений в ленте в фазе ускорения и замедления.

Мощность, потребляемая приводом, определяется по сле-дующей формуле:

Технические параметры обоих транспортеров приведены в Таблице 2.

6. Варианты привода

По результатам оценок, приведенных выше, определяется выбор схемы с использованием привода с регулируемой скоростью и двигателей одного типа. Последующий ана-лиз определит наиболее подходящий тип привода.

6.1 Возможные варианты

Для транспортера возможны одноприводная и многопри-водные схемы. Одноприводная схема включает отдельный блок преобразователя частоты со своим выпрямителем и инвертором, в многоприводную схему входит общая сек-ция выпрямителей и шина постоянного тока, но с инди-видуальными инверторами с независимым управлением. Критерием выбора схем является в основном место распо-ложения привода на транспортере. Многоприводную схе-му следует выбирать при наличии нескольких двигателей в головной и/или хвостовой частях транспортера. В осталь-ных случаях можно использовать одноприводную схему.

Page 7: Технология Active Front End (AFE) для наклонного ... · Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в

Для двух транспортеров компании Ciments Vigier сложилась ситуация, при которой стало возможным разместить всю аппаратуру управления электрооборудования трубного транспортера в головной части, а аппаратуру управления электрооборудованием лоткового транспортера в хвосто-вой части. Оба двигателя привода трубного транспортера смонтированы в хвостовой части, которая расположена в самой высокой точке на расстоянии 250 м от электроаппа-ратной, что потребовало использование длинного экрани-рованного, трехжильного (в соответствии с требованиями по ЭМС) электрокабеля для питания двигателей. Анализ стоимости показал, что использование одной электроап-паратной, с одной подстанцией и трансформатором на 16 кВ, будет экономичней децентрализованной схемы.

6.2 Основные принципы работы преобразователя частотыКак было сказано выше, имеются очень убедительные ос-нования для управления работой транспортеров при по-мощи приводов с регулируемой скоростью. Применяемый в этом случае тип преобразователя частоты относится к источникам напряжения. Напряжение в системе вначале выпрямляется, затем сохраняется во вставке постоянно-го тока, состоящей в основном из конденсаторов. Затем инвертор, использующий переключаемые полупровод-никовые приборы, преобразует напряжение постоянного тока обратно в переменное, создавая возможность управ-ления его частотой и напряжением. Скорость вращения используемого в этой схеме асинхронного двигателя с ко-роткозамкнутым ротором зависит от частоты тока питания и меняется с изменением частоты. Величина напряжения питания тоже меняется как функция частоты, что подде-рживает постоянство магнитного потока в двигателе. Рис.3 иллюстрирует базовый принцип работы преобразователя частоты одиночного привода VVVF.

Рис. 3 Основной принцип преобразователя частоты VVVF одиночного привода.

Фильтр с интеллекту-альным управлением

нижнего уровня

Технология AFE (привод с преобраз. частоты вместо выпрямителя)

на базе транзисторов IGBT

Промежуточный контур

Управление

Рис.4 Основная конфигурация одиночного привода с преобразователями частоты.

Фидер среднего напряжения

Низковольтный распределитель

Частота

Управление

Дополнительный мост из 12 импульсных диодов

Фидер среднего напряжения

Рис.5 Основная конфигурация преобразователя частоты для многоприводной системы.

6.3 Варианты привода с регулируемой скоростью

6.3.1 Основные принципы применения одиночного приводаКаждый индивидуальный преобразователь частоты требует отдельного фидера от распределительной системы низкого напряжения и отдельного кабеля питания. Требования к месту размещения зависят от количества одновременно используемых приводов, но обычно для размещения одноприводной системы требуется больше места, чем для многоприводной системы. На рис. 4 показана базовая конфигурация одиночного привода с преобразователями частоты.

6.3.2 Основные принципы применения многоприводной системыВ отличие от индивидуальных приводов, имеющих каждый свой собственный выпрямитель, вставку пос-тоянного тока и инверторный блок, многоприводная система имеет «центральный» блок, генерирующий напряжение постоянного тока, питающее общую шину, к которой подсоединяются индивидуальные

инверторы приводов с независимым управлением. При этом сохраняются все положительные качества индивиду-ального привода. Такая многоприводная система с общей шиной постоянного тока является оптимальным вариан-том для проектов ленточных транспортеров, требующих расположения нескольких приводов в одном месте. При использовании в системе нескольких ленточных транс-портеров приводы следует располагать на передаточных станциях, где приводы двух транспортеров могут быть под-соединены к общей многоприводной системе. И все же, каждая конкретная система требует индивидуального рас-смотрения для определения оптимального решения. На рис.5 показана базовая конфигурация преобразователя частоты для многоприводной системы.

Индивидуальные инверторы, подсоединяемые к общей шине постоянного тока не должны обязательно иметь одинаковые номинальные мощности. Напротив, в много-приводную систему могут входить приводы самой разной мощности. Поэтому выходные мощности приводов и ско-рости вращения электродвигателей могут быть самыми разными. При этом полная установленная мощность всех двигателей не должна превышать номинальную мощность установленную для моста подводящей питающей линии. Все двигатели в этой схеме должны иметь одинаковое на-пряжение питания, поскольку это регулируемое напряже-ние выхода преобразователя снимается с общей шины пи-тания. Каждый инвертор имеет отдельное подсоединение к общей системе управления, что обеспечивает индивиду-альное управление каждым двигателем привода. Каждый инверторный модуль имеет четырехквадратичную харак-теристику управления приводом. Регулирование скорости приводов дает возможность выполнения всех регулиро-вок, требуемых в ходе эксплуатации транспортера.

Моторная мощность

Регенеративная

Сеть 3

Мониторинг

Инвертер на транзистороах IGBT

Page 8: Технология Active Front End (AFE) для наклонного ... · Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в

6.3.3 Технология Active Front End для секции подачи питанияДля удовлетворения растущих требований рынка в час-ти улучшения параметров энергосети очень много было сделано для совершенствования электроприводов с ре-гулируемой скоростью, включая секцию подачи питания. Новая технология электропитания названа Active Front End (AFE) В состав оборудования входят модуляторы на транзисторах IGBT и фильтр с интеллектуальным управ-лением нижнего уровня, позволяющие генерировать ток почти синусоидальной формы. Анализ гармоник, вплоть до 40-й гармоники, показал низкое содержание гармоник, что соответствует требованиям IEEE 519 и EAG5/4 без ус-тановки дополнительных внешних активных и пассивных фильтров гармоник вне секции подачи питания. При этом коэффициент мощности может корректироваться и подде-рживаться на уровне единицы при любой нагрузке. Потери становятся ниже, так как cos ϕ = 1, а ток питания имеет синусоидальную форму, что дает возможность уменьшить размеры компонентов периферийного оборудования, на-пример, трансформаторов, кабелей и т.д. в соответствии с уменьшенной нагрузкой.

7. Нелинейные (гармонические) искажения

Все системы регулируемого привода выдают напряжения гармоник, но разной величины. Электродвигатель, рабо-тающий с фиксированной скоростью, вообще не вносит дополнительных нелинейных искажений Привод с регули-руемой скоростью имеющий 6-импульсный выпрямитель и преобразователь частоты создает гармоники, искажа-ющие форму кривой напряжения или тока. Величина то-ковых гармонических искажений зависит от применяемого типа секции питания преобразователя, а величина гармо-нических искажений напряжения питания зависит в основ-ном от конфигурации сети.

В самом худшем случае полная номинальная мощность приводов ленточного транспортера, получающих питание от преобразователей частоты, генерирует (через мост из 6 импульсных диодов) токовые искажения на 5-й гармонике, равные 30-35% величины гармоники на стороне первич-ной обмотки трансформатора преобразователя. При этом

40

35

30

25

20

15

10

5

00 5 7 11 13 17 19 23 25 29 35 37 47 49

40

35

30

25

20

15

10

5

00 5 7 11 13 17 19 23 25 29 35 37 47 49

8

40

35

30

25

20

15

10

5

00 5 7 11 13 17 19 23 25 29 35 37 47 49

40

35

30

25

20

15

10

5

00 5 7 11 13 17 19 23 25 29 35 37 47 49

8

Рис.6 Формы кривых гармонических искажений генерируемых мостом на 6-импульсных диодах.

Рис.7 Формы кривых гармонических искажений с применением технологии AFE и получением соответствующей синусоидальной формы тока

коэффициент мощности (cos ϕ) равен примерно 0,96. На рис. 6 показаны формы кривых гармонических искажений генерируемых мостом из 6 импульсных диодов.

Использование на входе крупных приводов двух диодных мостов вместо одного является общепринятой практикой. Гораздо лучшие результаты, в плане нелинейных искаже-ний, можно получить, применяя два моста на входе и сдви-нув векторную группу трансформатора на 30 градусов. В этом случае себя проявляют только 11-я и 13-я гармоники. В худшем случае мост из 12 импульсных диодов создаст нелинейные искажения порядка 9% на стороне первичной обмотки трансформатора за счет 11-й токовой гармони-ки. Коэффициент мощности (cos ϕ) при этом останется на уровне 0,96, такой же, как и при мосте из 6 импульсных диодов.

Наилучшим вариантом управления входом преобразова-теля сегодня является схема с применением технологии AFE. Она требует только простого трансформатора, без смещения векторной группы как при 6-импульсной кон-фигурации, и создает минимальные нелинейные искаже-ния, которые вполне подходят под требования стандартов IEEE519 EN 50160. Коэффициент мощности (cos ϕ) может быть установлен на 1. На рис.7 показаны формы кривых гармонических искажений с применением технологии AFE и получением почти синусоидальной формы тока.

К расчетным данным следует относиться с осторожностью, поскольку на практике все может оказаться по-другому. Единственно надежным показателем являются результаты измерений, проведенных на уровне среднего напряжения шины. Такие измерения проводились на цементном заводе Vigier Cement с подключенным и отключенным наклонным транспортером, оснащенным несколькими приводами и схемой по технологии AFE. Измерения показали уровень качества энергосети идентичный расчетному.

Согласно рис. 6 и 7 гармоники на всех трех примерах, со-здаваемые приводами, имеют различную величину, форму и частотный спектр. Без сомнения, наилучшие результаты у схемы с применением технологии AFE. Перед установкой новых приводов регистрировалось содержание гармоник на общей заводской шине сети переменного тока, затем

До установки ленточного

транспортера, %

После установки ленточного

транспортера,%

Предельные значения

по IEEE 519, %

Предельные значения по IEC, %

Максимальное значение, полу-ченное в течение 10 минут за весь период измерений

1,680 1,490 5 8

Среднее значение, полученное за 10 минут измерений за весь период измерений

1,007 0,882 - -

Минимальное значение, полу-ченное за 10 минут измерений за весь период измерений

0,460 0,200 - -

Таблица 3. Полное напряжение нелинейных искажений до и после установки ленточного транспортера содержание гармоник сравнивалось с данными

регистрации после подключения приводов.

В Таблице 3 показано полное напряжение нели-нейных искажений (ТНDu) на шине 16 кВ для не-скольких условий до и после установки транс-портеров.

Результаты двух измерений этого напряжения показали, что амплитуды отдельных гармоник и полное напряжение искажений ТНDu ниже пределов установленных стандартом EN50160.

Page 9: Технология Active Front End (AFE) для наклонного ... · Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в

Процент нелинейных искажений от величины напряжения с частотой 50 Гц по измеренным максимальным значениям ТНDu составил 1,680% до подключения схемы с техноло-гией AFE и 1,490% после подключения этой схемы.

В процессе нормальной работы технологию Active Front End можно использовать для компенсации реактивной мощности, создаваемой другим оборудованием. Это оз-начает, что технология может работать с сохранением

lInd lCap

NPBA

24V DC

24V DC

NPBA

M~

230V

>>T

EXT.

M

~ ~~M

NTAC

24VDC

NPBA

24V DC

NTAC

24VDC

3x500V 230V

>>T

~M

EXT.

M

S

230V

>>T NTAC

24VDC

3x5 00V

3x500V

EXT.

~MM

S

49

50G

51

50

27

V AAA M~

B

M~

NPBA

24VDC

~M

~ ~

NTAC

24V DC

NPBA

24VDC

230V

>>T

EXT.

M

M

>>T

230V

3x500 V 24VDC

~M

EXT.

M

NTAC

S

3x500 V B

230 V / 50 Hz 230 V / 50 Hz 24 VDC

49 50 51 2750G

Emergency stopDisableStart/stopReset

Common faultReadyRunning

N-RefT-Limit

N-ActI-ActT-Act

Ext. emergency stopcat. 4, stop by ramp

Simatic S7by others

UPS (by others)

Converter trafo1000 KVA16 KV/50 HzUk = 6%3 x 500 V/50 Hz

Supply 16 KV, 50 Hz

by others

by others

1xsecundarywinding

max.temp.alarm/trip

Buchhol zprotection

UndervoltageThermal protectionInst. overcurrentGround over currentA.C. time overcurrent

Cable length max. 50 m Profibus

Supply section(ISU)ACA 635-1385-5

5 drivesectionACA 610-0325-5

Motor cablelength50 m

Common DC-Bus

Master-slave

Motor cablelength250 m

Master-slave

Master-slave

1royevnocllihnwoD2royevnocllihnwoD

9

Рис. 8 Соотношение между мощностью отобранной из сети, мощностью поданной на двигатель и емкостной мощностью

использованной для коррекции коэффициента мощности

lInd lCap

NPBA

24VDC

24VDC

NPBA

M~

230V

>>T

EXT.

M

~ ~~M

NTAC

24VDC

NPBA

24VDC

NTAC

24VDC

3x5 00V 230V

>>T

~M

EXT.

M

S

230V

>>T NTAC

24VDC

3x500V

3x500V

EXT.

~MM

S

49

50G

51

50

27

V AAA M~

B

M~

NPBA

24VDC

~M

~ ~

NTAC

24VDC

NPBA

24VDC

230V

>>T

EXT.

M

M

>>T

230V

3x500V 24VDC

~M

EXT.

M

NTAC

S

3x500V B

230 V / 50 Hz 230 V / 50 Hz 24 VDC

49 50 51 2750G

Emergency stopDisableStart/stopReset

Common faultReadyRunning

N-RefT-Limit

N-ActI-ActT-Act

Ext. emergency stopcat. 4, stop by ramp

Simatic S7by others

UPS (by others)

Converter trafo1000 KVA16 KV/50 HzUk = 6%3 x 500 V/50 Hz

Supply 16 KV, 50 Hz

by others

by others

1xsecundarywinding

max.temp.alarm/trip

Buchholzprotection

UndervoltageThermal protectionInst. overcurrentGround over currentA.C. time overcurrent

Cable length max. 50 m Profibus

Supply section(ISU)ACA 635-1385-5

5 drivesectionACA 610-0325-5

Motor cablelength50 m

Common DC-Bus

Master-slave

Motor cablelength250 m

Master-slave

Master-slave

1royevnocllihnwoD2royevnocllihnwoD

9

Рис.9. Конфигурация хвостовой части и приводы лоточного ленточного транспортера

высокого значения коэффициента мощности до нагрузок порядка 140% от требуемой мощности привода. При опре-деленных ограничениях эту технологию можно использо-вать даже для оперативной регулировки величины коэф-фициента мощности, рис.8

8. Ciments Vigier - оптимизированная концепция привода для наклонных транспортеров

Весь наклонный транспортер состоит из двух конвейеров: один из них ленточный, лотковый, длиной 2397 м с тремя двигателями по 146 кВт, 500 В, которые расположены в головной части, рис.9, другой – ленточный, в крытой гале-

СетьКоррекция коэффициента мощности

Активная мощность из сети

Емкостная мощность для увеличения

cos ϕ сети

Привод с технологией Active Power End

Электродвигатель

Активная мощность из сети

Рис.10 Однолинейная схема многоприводной установки для наклонных транспортеров на заводе Ciments Vigier, Швейцария

1.Пониженноенапряжение

2.Термозащита

3.Мгновеннаяперегрузкапотоку

4.Превышениетоказаземления

5.Временнаяперегрузкапотокусетипеременноготока

6.Остальные(потребители)

7.Напряжениепитания16кВ,50Гц

8.Бесперебойныйисточникпитания

lInd lCap

NPBA

24VDC

24VDC

NPBA

M~

230V

>>T

EXT.

M

~ ~~M

NTAC

24VDC

NPBA

24VDC

NTAC

24VDC

3x500V 230V

>>T

~M

EXT.

M

S

230V

>>T NTAC

24VDC

3x500V

3x500V

EXT.

~MM

S

49

50G

51

50

27

V AAA M~

B

M~

NPBA

24VDC

~M

~ ~

NTAC

24VDC

NPBA

24VDC

230V

>>T

EXT.

M

M

>>T

230V

3x500V 24VDC

~M

EXT.

M

NTAC

S

3x500V B

230 V / 50 Hz 230 V / 50 Hz 24 VDC

49 50 51 2750G

Emergency stopDisableStart/stopReset

Common faultReadyRunning

N-RefT-Limit

N-ActI-ActT-Act

Ext. emergency stopcat. 4, stop by ramp

Simatic S7by others

UPS (by others)

Converter trafo1000 KVA16 KV/50 HzUk = 6%3 x 500 V/50 Hz

Supply 16 KV, 50 Hz

by others

by others

1xsecundarywinding

max.temp.alarm/trip

Buchholzprotection

UndervoltageThermal protectionInst. overcurrentGround over currentA.C. time overcurrent

Cable length max. 50 m Profibus

Supply section(ISU)ACA 635-1385-5

5 drivesectionACA 610-0325-5

Motor cablelength50 m

Common DC-Bus

Master-slave

Motor cablelength250 m

Master-slave

Master-slave

1royevnocllihnwoD2royevnocllihnwoD

9

1

7

6

5432

6

8

9

10

15141312

11

23

181716

20

19

21

22

2020

22

9.Длинакабелямаксимум50м

10.Трансформаторпреобразователя

11.Профессиональнаяшина

12.Аварийныйостанов

13.Блокировать

14.Пуск/стоп

15.Сброс

16.Общаянеисправность

17.Готовность

18.Работает

19.Общаяшинапостоянноготока

20.Главый-подчиненный(механизм)

21.Дистанционноуправляемыйаварийныйоста-нов,категория4,остановлинейнымизменениемрегулируемойвеличины

22.Наклонныйтранспортер

23.Секцияна5приводов

24.Длинакабелямаксимум250м

25.Секцияэлектропитания(ISU)

KV-кВ

Hz-Гц

9

24

25

6

Page 10: Технология Active Front End (AFE) для наклонного ... · Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в

�0

рее, длиной 245 м, с двумя двигателями по 135 кВт, 500 В, расположенными в головной части. Максимальная расчет-ная потребляемая мощность составляет 708 кВт при 1500 оборотах вала двигателя. Диапазон регулировки скорости вращения при постоянном моменте вращения составляет 150 – 1500 оборотов вала в минуту. Все применяемые дви-гатели одинаковы и взаимозаменяемы, поэтому требуется только один запасной электродвигатель.

Многоприводная система получает электропитание от сети 16 кВ через трансформатор привода с номинальной мощностью 1000 кВА. Блок выпрямителя типа Active Front End рассчитан на постоянную мощность на валу 800 кВт. Для каждого из 5 двигателей предусмотрен свой собствен-ный инверторный блок, подсоединяемый к общей шине постоянного тока. Каждый блок управляется независимо и имеет свой последовательный интерфейс, соединяющий его с системой управления производственным процессом. На рис.10 показано, что каждый привод наклонного транс-портера имеет свой инвертор и двигатель.

Инверторы подсоединены к единой шине постоянного тока. Такая конфигурация обеспечивает изначальную ме-ханическую устойчивость конструкции многоприводной схемы. Вне зависимости от того, на каком участке проис-ходит генерация электроэнергии, она поступает прежде всего на единую шину постоянного тока, независимо от режима работы двигателей (генераторный или двигатель-ный) привода лент 1 или 2. В итоге в сеть передается и из сети берется только результат суммарной мощности.

Такая весьма экономичная и функциональная схема рабо-ты стала возможной только благодаря конкретно сложив-шейся географической ситуации.

9. Производительность привода

На рис. 11 проиллюстрирована процедура разгрузки и ос-тановки перемещения материала, а именно:

• дробилка останавливается и лента наклонного транспортера 1 разгружается;

• лента наклонного транспортера 1 замедляет скорость до нуля за 15 секунд;

• лента наклонного транспортера 2 разгружается;

• лента наклонного транспортера 2 замедляет скорость до нуля за 15 секунд.

На рисунке четко видно, как в процессе разгрузки лент мощность обоих транспортеров падает с 324 кВт до

1800

1300

800

300

-200

-700

190

140

90

40

-10

-60

11:36:00

11:36:28

11:36:56

11:37:25

11:37:53

11:38:22

11:38:50

11:39:19

11:39:47

11:40:16

11:40:44

11:41:12

11:41:41

11:42:09

11:42:38

11:43:06

11:43:35

11:44:03

11:44:32

11:45:00

11:45:28

11:45:57

11:46:25

11:46:54

11:47:22

11:47:50

11:48:19

11:48:47

11:49:16

11:49:44

11:50:13

11:50:41

11:51:09

11:51:38

11:52:06

11:52:35

-1

1800

1300

800

300

-200

-700

190

140

90

40

-10

-60

11:03:53

11:04:00

11:04:07

11:04:13

11:04:20

11:04:26

11:04:33

11:04:39

11:04:46

11:04:53

11:04:59

11:05:06

11:05:12

11:05:19

11:05:25

11:05:32

11:05:38

11:05:45

11:05:52

11:05:58

-1

Рис.11 Разгрузка и останов лент транспортеров

1800

1300

800

300

-200

-700

190

140

90

40

-10

-60

11:36:00

11:36:28

11:36:56

11:37:25

11:37:53

11:38:22

11:38:50

11:39:19

11:39:47

11:40:16

11:40:44

11:41:12

11:41:41

11:42:09

11:42:38

11:43:06

11:43:35

11:44:03

11:44:32

11:45:00

11:45:28

11:45:57

11:46:25

11:46:54

11:47:22

11:47:50

11:48:19

11:48:47

11:49:16

11:49:44

11:50:13

11:50:41

11:51:09

11:51:38

11:52:06

11:52:35

-1

1800

1300

800

300

-200

-700

190

140

90

40

-10

-60

11:03:53

11:04:00

11:04:07

11:04:13

11:04:20

11:04:26

11:04:33

11:04:39

11:04:46

11:04:53

11:04:59

11:05:06

11:05:12

11:05:19

11:05:25

11:05:32

11:05:38

11:05:45

11:05:52

11:05:58

-1

Рис. 12 Пуск транспортера при загруженных лентах

130 кВт и скорость ленты тормозится до нуля. Заметен ко-роткий период регенерации энергии.

На рис.12 проиллюстрирован запуск движения лент при их загрузке материалом.

• первой запускается лента транспортера 2 и ускоряет движение по S-образной характеристике до номиналь-ной скорости за 21 секунду.

• Через определенное время запускается лента транс-портера 1 и ускоряет движение по S-образной харак-теристике до номинальной скорости за 18 секунд.

Натяжение ленты наклонного транспортера 2 становится отрицательным, что означает ускорение движения транс-портера под действием своего груза. Натяжение ленты уменьшается при использовании S-образной характерис-тики ускорения, как указано выше. В момент, когда ско-рость привода достигает своей номинальной величины, натяжение ленты, после нескольких колебаний, становит-ся нормальным рабочим натяжением. Характеристика на-тяжения для ленты транспортера 1 аналогична. Дробилка может быть запущена только после того, как оба транс-портера вошли в нормальный рабочий режим.

10. Защита и безопасность

10.1 Аварийное торможение

Устройства и принципы безопасности для наклонных транспортеров аналогичны устройствам и принципам бе-зопасности для горных трамваев и другого транспортного оборудования, перемещающего груз по склону вверх или вниз. В процессе работы нагруженный наклонный транс-портер с рекуперацией должен удерживаться источником электропитания от неконтролируемого самопроизвольно-го хода. При любом отключении энергоснабжения или при механической неисправности привода движение ленты транспортера может выйти из под контроля. Практически для всех транспортеров, перемещающих груз по траекто-рии с изменяющейся высотой, кроме торможения электро-приводом требуется механический тормоз, обеспечиваю-щий не только торможение, но и удерживание ленты после остановки в ситуациях, когда электропривод не способен обеспечить торможение.

Совершенно очевидно, что для любого наклонного транс-портера необходим привод с управляемым моментом вра-щения для замедления движения груза за приемлемое время. Слишком большой момент вращения приведет к излишнему натяжению ленты и возникновению проскаль-зывания между тормозным цилиндром и лентой. Уменьше-

Page 11: Технология Active Front End (AFE) для наклонного ... · Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в

��

ние сцепления между лентой и цилиндром с последующим проскальзыванием очень опасно и его почти невозмож-но остановить. Именно поэтому столь важно применения привода с управляемым моментом вращения, обеспечива-ющим нормальное время торможения порядка 20 секунд. Появление проскальзывания можно определить по резуль-татам двух измерений скорости и сравнению результатов. Одно измерение проводится для определения скорости вращения приводимого цилиндра или электродвигателя, второе измерение проводится для определения скорости вращения опорного валика в системе транспортера, либо непосредственно для определения скорости движения ленты. При обнаружении проскальзывания необходимо сразу снять тормозящее действие до получения полной синхронности между двумя указанными выше скоростя-ми, после чего можно возобновить торможение, применяя управляемый крутящий момент. Важно отметить еще одно обстоятельство: размеры тормозного устройства должны быть достаточными, чтобы не только обеспечить необхо-димое тормозное усилие, замедляющее движение ленты до полной остановки, но и для того, чтобы удерживать ее на месте при полной загрузке после остановки.

10.2 Управление тормозным моментом при помощи механи-ческого тормоза

Торможение двигателем относительно просто, потому что тормозной момент прямо пропорционален току, потребля-емому двигателем (генератором). Прямой контроль тор-мозного момента достигается управлением током электро-двигателя. При торможении механическим тормозом для получения требуемого тормозного момента необходимы дополнительные механические регулирующие устройс-тва, а конкретно - тензодатчики. Такие датчики измеряют величину тормозного момента и передают информацию дисковому тормозу через систему гидравлики. Благодаря этой информации, применение тормозного момента не вы-зывает напряжений в ленте транспортера.

10.3 Контроль ленты транспортера и стратегия защиты

Система ленточного транспортера должна иметь систему управления. Такая система состоит из контроллера приво-да и системы управления движения ленты транспортера. Контроллер привода задает скорость ленты и величину крутящего момента при запуске, работе и останове лен-ты.

Система управления движения ленты транспортера выдает команды на движение и останов транспортера, эта систе-ма взаимодействует с другим оборудованием и защитными устройствами для выравнивания ленты, например, пере-ключателями устраняющими смещения, проскальзывания, перебег ленты, шнуровыми переключателями, может да-вать информацию об уровне заполнения бункера. Систе-ма управления включает: датчики допустимых положений, станции операторов, системы предупреждения о запуске, блокировки и устройства согласования работы несколь-ких транспортеров, а также операции запуска, блокиров-ки и останова согласованно работающих транспортеров. Поток перемещаемых материалов запускается с запуска последнего нижнего транспортера, но для останова или временной блокировки потока следует вначале остано-вить самый верхний из нагруженных транспортеров.

10.4 Стратегия защиты

Высокая потенциальная энергия, заключенная в объеме материала, находящегося на ленте наклонного транспор-тера, должна постоянно находится под надежным контро-лем в любой ситуации. Персонал и оборудование должны соответствовать требованиям высокой категории безопас-ности 4. Для обеспечения оптимальных условий безопас-ности применяются тросовые натяжные включатели, кото-рые приводятся в действие тросом из стальной проволоки в пластиковой изоляции, натянутой вдоль транспортера. Натяжение проволоки в любой её точке вызывает сраба-тывание и автоматическую блокировку выключателей и аварийного выключателя привода транспортера или акти-вирует механический тормоз. Каждый выключатель имеет двунаправленное действие и активируется двумя троса-ми, подсоединенными к выключателю с двух противопо-ложных направлений через пружины в точках крепления. Пружины активируют выключатель в случае обрыва троса. Длина троса в обоих направлениях может быть до 50 м. После срабатывания выключателя в исходное состояние его можно вернуть только рычагом возврата в исходное положение на самом выключателе. Защитные кожухи для выключателей смещения и натяжных включателей следует выбирать с учетом свойств атмосферы в месте установки (нормальная, наличие соли, пыли, угля или агрессивных примесей).

Основная масса натяжных тросов и выключателей сме-щения собрана группами с обеих сторон коробки вводов-выводов, расположенной на расстоянии примерно 1000 м. Имеется два способа электрического подсоединения натяжных выключателей к цепи безопасности системы. Каждый выключатель соединен проводами с реле защиты 4 категории, как на предприятии Vigier или с системой свя-зи последовательной шины, подсоединенной к цифровым входам системы дистанционного контроля безопасности. В случае больших расстояний сигналы преобразуются в оптическом модуле и передаются по оптоволоконному ка-белю на логический контроллер. Каждый натяжной выклю-чатель и выключатель смещения имеют второй контакт с выделенным адресом, что позволяет легко отображать их место установки на логическом контроллере, на станции дистанционного управления или на портативном техноло-гическом ПК. Сбор сигналов осуществляется так, как это указано выше, но они не используются в цепи обеспече-ния безопасности.

11. Заключительные примечания

Вопрос о капиталовложениях решается несложно, если рассматриваются затраты только на прямые инвестиции без учета косвенных затрат, связанных с условиями сре-ды, техническим обслуживанием или сроками службы оборудования. В настоящей статье показано, что эксплу-атационные расходы, наряду с вопросами экологической устойчивости, играют очень важную роль при принятии решения. Статья призывает рассматривать процесс при-нятия решения в расширенном аспекте. Возможность группирования отдельных приводов и их использования в установках подобных многоприводным транспортерам завода компании Ciments Vigier открывает новые области применения приводов с регулируемой скоростью и повы-шения эффективности затрат в течение всего срока экс-плуатации цементного завода. Применение технологии AFE не только соответствует требованиям по экономии электроэнергии путем возврата части энергии в сеть, но и обеспечивает уровень гармонических составляющих тока значительно ниже допустимого согласно требованиям норматива IEEE 519.

Page 12: Технология Active Front End (AFE) для наклонного ... · Active Front End (AFE). При такой конфигурации задейс-твованное в

��

3BHS229728ZABE01(12.06700CementInternational)

ABB Switzerland LtdCH-5405 Baden 5 D?ttwilSwitzerlandPhone +41 58 586 8444Fax +41 58 586 7333E-Mail [email protected]/cement

�BH

S��

����

ZA

BE

0�(�

�.0�

�00

Cem

ent I

nter

natio

nal)

ABB Switzerland LtdCH-5405 Baden 5 DättwilSwitzerland

Тел.: +�����������Факс: +�����������E-Mail [email protected]

www.abb.com/cement