某煤矿主井皮带机变频器改造技术协议.docx

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1、煤矿主井皮带机变频器改造技术协议时间：2017年4月26日1、*煤矿主井皮带电控部分现况*煤矿主井皮带机现采用北京合康亿盛变频科技股份有限公司HIVERT-Y06/061变频器，其合同号为070810。变频器已运行进9年，其变频器为合康早期产品。矿井变频器机房位于高压配电室内，通风不畅，房间内温度较高，部分元件已老化。现阶段变频器运行频繁出现过流、过压保护已无法满足正常生产。2、*煤矿主井皮带机变频器故障分析变频器为合康早期产品。由于早期产品软件方面不成熟，没有足够的现场经验借鉴。矿井变频器机房通风不畅，房间内温度较高。变频器功率单元直流回路电容器为电解电容，电容寿命遵循8度法则既温度每增加8

2、度寿命减半。影响电容的寿命因素还有纹波电流、电压。其功率单元内部电容已经接近工作寿命3、变频器改造方案确定现阶段变频器运行频繁出现过流、过压已无法满足正常生产，更换单个单元正常运行一段时间后又会发生另外单元报过压、过流故障。为防止此类故障频发，建议更换全新变频器和变压器。经过矿领导讨论决定，直接更换为新变频器和变压器，同时有一年质保期。更换全新变频器节约生产时间，只需把旧变频器拆除。新变频器安装就位，两天时间足以完成更换，可以最大节约时间成本。4、变频器调速系统的选型根据皮带机配套电机为400kW/6kV的实际情况，高压变频调速系统，适配电机500kW/6kV以下电机。5、变频调速系统技术参数

3、5.1 引风机技术数据表序号规范单位参数1使用标准Q/SJHKY001-20122型式及型号3制造商及产地4安装地点室内5技术方案高-高/5级单元串联6对电动机要求三相异步电动机7变频装置输入侧有无熔断器有8额定输入电压/允许变化范围kV/+15-20%9系统输入电压kV610变频装置输出电压kV611变频装置输出电流A6112逆变侧最高输出电压kV613额定容量kVA63014额定输入频率/允许变化范围50/10%15变频装置效率298%（额定，不含变压器）16系统总效率（含变压器）296%17可靠性指标平均无故障工作时间H2000018输入侧功率因数20.9619控制方式v/f控制20控制

4、电源380VAC,5kVA21整流形式30脉冲二极管全桥整流22逆变形式5单元串联脉宽调制13电平逆变输出23电隔离部分是否采用光纤电缆是序号规范单位参数24噪声等级60dB25冷却方式强迫风冷26过载能力120%一分钟,150%立即27标准控制连接MODBUS28模拟量信号（输入）规格及数量4-20mA/2路29模拟量信号（输出）规格及数量4-20mA/4路30开关量信号（输入）规格及数量干接点/12点31开关量信号（输出）规格及数量继电器干接点/9点32防护等级IP3033操作键盘LCD液晶屏34界面语言简体中文35变频装置外形尺寸（宽X高X深）mm36盘前维护或盘后维护盘前盘后维护5.2

5、 变频器外形尺寸5.2.1安装方式变频器采用底部进出线方式，从正面看，高压进线孔位于变压器柜后部居中的位置，高压出线及二次进出线电缆孔位于单元柜正面右侧的位置。变频器应安装在电缆沟上，见下图。（侧面）安装后柜体与槽钢点焊变频器安装在16#槽钢焊接的底座上，通过点焊方式将其固定在安装槽钢上，槽钢需可靠接地，接地电阻不得大于4Q。变频器在正面操作，二次接线室在背面。为了保证操作、维护的方便性和通风散热效果，变频器正面距墙距离不小于L5米，背面和顶部距墙距离不小于1米。5.3高压变频器拓扑结构高压变频器采用交-直-交直接高压（高-高）方式，主电路开关元件为IGBT。由于IGBT耐压所限，无法直接逆变

6、输出06kV,且因开关频率高、均压难度大等技术难题无法完成直接串联。HIVERT变频器采用功率单元串联，叠波升压，充分利用常压变频器的成熟技术，因而具有很高的可靠性。下图高压变频器主回路拓扑图。隔离变压器功率单元-单元C1单元B单元A1单元C1三相交流电源单元B2单元A2单元Cn人1a单元Bn单元An移相二XJ次线圈电动机高压变频器主回路拓扑图隔离变压器为三相干式整流变压器，风冷，有使用寿命长、免维护等优点。变压器原边输入可为任意电压，Y接；副边绕组数量依变频器电压等级及结构而定，06kV系列为18个，延边三角形接法，为每个功率单元提供三相电源输入。为了最大限度抑制输入侧谐波含量，同一相的副边

7、绕组通过延边三角形接法移相，绕组间的相位差由下式计算：移相角度=60/每相单元数量由于为功率单元提供电源的变压器副边绕组间有一定的相位差，从而消除了大部分由单个功率单元所引起的谐波电流，所以HIVERT变频器输入电流的总谐波含量（THD）远小于国家标准5%的要求，并且能保持接近1的输入功率因数。5.4二次回路及控制控制系统由控制器，10板和人机界面组成。控制器由三块光纤板，一块信号板，一块主控板和一块电源板组成。各部分之间的联系如下图HIVERT变频器控制系统结构图所示。光纤板通过光纤与功率单元传递数据信号，每块光纤板控制一相的所有单元。光纤板周期性向单元发出脉宽调制（PWM）信号或工作模式。

8、单元通过光纤接收其触发指令和状态信号，并在故障时向光纤板发出故障代码信号。信号板采集变频器的输出电压、电流信号，并将模拟信号隔离、滤波和量程转换。转换后的信号用于变频器控制、保护，以及提供给主控板数据采集。主控板采用DSP控制，完成对电机控制的所有功能，运用正弦波空间矢量方式产生脉宽调制的三相电压指令。通过RS232通讯口与人机界面主控板进行交换数据，提供变频器的状态参数，并接受来自人机界面主控板的参数设置。人机界面为用户提供友好的全中文操作界面，负责信息处理和与外部的通讯联系，可选上位监控而实现变频器的网络化控制。通过主控板和10接口板通讯来的数据，计算出电流、电压、功率、运行频率等运行参数

9、，提供表计功能，并实现对电机的过载、过流告警和保护。通过RS232通讯口与主控板连接，通过RS485通讯与10接口板连接，实时监控变频器系统的状态。10接口板用于变频器内部开关信号以及现场操作信号和状态信号的逻辑处理，增强了变频器现场应用的灵活性。10接口板有处理2路模拟量输入和4路模拟量输出的能力，模拟量输入用于处理来自现场的流量、压力等模拟信号或模拟设置时的设置信号；模拟输出量是运行频率和输出电流。控制器输入电源隔离变压器功率单元/,M单元5T三.A.,4通元B5-f4c:输出电一压检测vIe6kV电动机变频器控制系统图（6kV系列）5.5控制方式变频器有三种控制方式：本地控制：从变频器人

10、机界面控制电机的启动和停机，并能完成变频器的所有控制；远程控制：通过I/O板接收来自现场的开关量以及送出变频器的状态量；上位控制：通过RS485接口，采用MODBUS通讯协议，接收上位系统的控制。5.6速度设置方式变频器有多种速度设置方式，在闭环运行时，速度设置方式即为被控量的给定方式：本地给定：通过操作人机界面设置运行频率；模拟给定：接收DCS系统4-20mA模拟信号设置运行频率或被控量给定值；上位给定：通过RS485通讯方式接收来自上位系统的运行频率或被控量给定值；开关给定：通过开关量给定来设置多档运行速度或被控量给定值；5.7运行方式HIVERT变频器有开环和闭环两种运行方式。开环运行：

11、变频器以设置频率输出。频率（或称速度）的设置方式有本地给定、模拟给定、上位给定和开关给定。闭环运行：对一个运行参数（如流量、压力、温度等，简称被控量，此处以压力为例）实现跟踪控制。闭环运行时，实际压力信号来自安装于供水管道上的压力变送器，而压力期望值有以上4种设置方式。变频器通过调节速度，使实际压力逼近压力设置值，以保证供水管道内的压力恒定。5.8对外接口拟量输入：2路，420mA或010VDC。420111A时输入阻抗250Q,010VDC电压输入时输入阻抗N10MQ。用于接收速度设置或被控量设置的模拟信号；现场的流量、压力、烟气浓度等信号。模拟量输出：2路，420mA或010VDC输出。420mA输出时最大阻抗500Q,010VDC电压输出时最小阻抗5000Q。以模拟方式输出变频器的输出频率和输出电流。数字量输入：12路，光电隔离，隔离电压500VAC。接收远程控制信号，速度给定开关信号及各开关状态等。数字量输出：9路，继电器隔离，隔离电压250VAC,接点容量3A。输出变频器状态，控制主电源开断等。通讯接口:隔离RS485,MODBUS通讯规约，实现与上位系统的通讯。甲方:乙方: