一種可控矽定子調壓調速並聯運行電氣控制系統的製作方法
2023-10-05 07:47:39
專利名稱：一種可控矽定子調壓調速並聯運行電氣控制系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於調壓調速電氣傳動控制技術，特別涉及一種滿足大型起重運輸機械中 大容量、多臺電動機，且需要進行調速、具有穩定低速運行用的三拖二模式的可控矽定子調 壓調速電氣控制系統。
背景技術：
在冶金行業的煉鐵或煉鋼等車間中使用一種吊運液態金屬鐵水包或鋼水包的大 型鑄造起重機。按照國家相關標準的規定，其吊運鋼包的主起升機構機械傳動系統必須採 用兩臺電機驅動，一旦一臺電動機出現故障，另一臺電機仍可在短時內單獨工作一個循環 (至少要求能夠完成下放運行)，將液態金屬包安全平穩地下放到支撐面。其主起升機構平 面布置圖，如圖1所示。目前的冶煉工藝和技術都比上世紀七、八十年代發生了很大變化，對起重機的傳 動控制系統的要求也有了較大的提高。為了提高產量和效率，一般都對起升機構提出了調 速要求，以滿足準確、快速對位的工藝要求。而出於成本的考慮，可控矽定子調壓調速系統 就被廣泛的使用在起升機構中。在一般情況下，都採用一臺調速裝置同時拖動兩臺電動機 的模式(簡稱一拖二模式)，以節約成本、減少備件數量以及維護工作量，並且只有這樣才 能滿足一臺電動機故障時，用剩餘的一臺電動機繼續工作完成一個工作循環的目的。但是， 對於起吊重量超過300t，並且起升速度較高的鑄造起重機，由於每臺主起升機構電動機的 容量(功率)較大(一般超過300kW)、電流較大(一般超過600A)，當採用德國西門子公 司或芬蘭ABB公司的定子調壓調速控制系統時，因其輸出電流有限(單套裝置輸出電流在 1000A以內)，一套控制系統就不足以同時帶動兩臺電動機正常工作(兩臺電動機同時工作 需要2*600A = 1200A電流)。並且，如果不是電動機故障，而是調壓調速裝置故障時，就不 能滿足國家相關標準的規定，不能實現繼續帶負載運行，完成一個工作循環的目的。
發明內容
本發明的目的就是克服以上所述現有技術的可控矽定子調壓調速裝置容量存在 的不能滿足大噸位起重機一拖二運行時容量不足的缺陷，提供一種即使一臺調壓調速裝置 故障，也能夠使大型起重機的主起升機構繼續完成一個工作循環的三拖二模式的可控矽定 子調壓調速電氣控制系統。為了達到上述目的，本發明採用的技術方案如下一種可控矽定子調壓調速電氣控制系統，包括由轉換開關和可控矽定子調壓調速 裝置串聯組成的供電裝置，由轉換開關、電動機、轉子電阻器及接觸器組成的驅動裝置；其 特徵在於所述的供電裝置有三套，驅動裝置有兩套；所述的三套供電裝置調節的輸出電 壓並聯後，再連接兩套驅動裝置並供電；其中三套供電裝置包括八臺轉換開關，三套可控矽定子調壓調速裝置。即第一轉換開 關1、第二轉換開關2、第三轉換開關3、第四轉換開關7，第五轉換開關8、第六轉換開關9、第七轉換開關10和第八轉換開關11 ；即第一可控矽定子調壓調速裝置4、第二可控矽定子 調壓調速裝置5和第三可控矽定子調壓調速裝置6 ；三套供電裝置電路分別由第一轉換開關1、第四轉換開關7、及第一可控矽定子調 壓調速裝置4串聯組成；由第二轉換開關2、第五轉換開關8與第二可控矽定子調壓調速裝 置5串聯組成；由第三轉換開關3、第六轉換開關9與第三可控矽定子調壓調速裝置6串聯 組成；兩套驅動裝置包括兩臺電動機，既第1號電動機12和第2號電動機13 ；兩套轉子 電阻器，即第一轉子電阻器16和第二轉子電阻器17 ；以及兩套接觸器，即第二接觸器14和 第二接觸器15 ；兩套驅動裝置電路分別由第七轉換開關10與第1號電動機12、第1號電動機的轉 子電阻器16及接觸器14組成；由第八轉換開關11與第2號電動機13、第2號電動機的轉 子電阻器17及接觸器15組成。本發明採用三臺可控矽定子調壓調速裝置並聯運行，同時拖動兩臺電動機的傳動 模式(簡稱三拖二)，從設計角度去看，這種並聯工作系統，既解決了大型提升機構傳動系 統中，雙電機運行時速度不同步或電流不均衡的問題，又解決了單個控制系統自我備份的 問題；從使用角度看，既可以滿足正常的運行狀況要求，又可以通過對裝置與電機的不同切 換方式，滿足用戶和國家相關標準提出的系統在一臺裝置或一臺電機事故狀態下仍然能驅 動電動機完成一個工作循環或短時低速運行等，避免引起整個生產線停工的要求。本發明與現有技術相比，由於採用了上述技術方案，解決了單一可控矽定子調壓 調速裝置驅動兩臺電動機容量不足的問題，並滿足了冶金起重機安全規範中規定的故障運 行原則。並且具有以下突出實質性特點和顯著有益效果(1)三套可控矽定子調壓調速裝置並聯使用，克服了單套調速裝置容量不足的缺 陷，滿足起重機雙電機同時運行的要求。(2)三套可控矽定子調壓調速裝置可互為備用，如有一臺裝置發生故障，可以迅速 地完成轉換，完成鑄造起重機規定的故障運行要求。(3)三套可控矽定子調壓調速裝置並聯使用，提供了足夠的輸出電流，當兩臺電動 機中的一臺故障時，通過切換，能夠提供單電機過載運行所需的足夠大的電流，完成鑄造起 重機規定的故障運行要求。本發明可廣泛地應用在冶金和其它企業。
圖1是本發明的起升機構布置平面示意圖；圖2是本發明的並聯主迴路示意具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細描述。圖1所示，大型起重機主起升機構的機械傳動系統採用兩臺電動機12、13(第1號 和第2號電動機)驅動同一臺減速機18工作，減速機為大型長減速機，並在低速軸處硬連 接，最終帶動兩套鋼絲繩捲筒19、20纏繞鋼絲繩。
圖2所示，大型起重機主起升機構的三拖二模式的可控矽定子調壓調速電氣控制 系統。該調壓調速電氣控制系統包括三套供電裝置、及兩套驅動裝置，所述的三套供電裝置 調節的輸出電壓並聯後，再連接兩套驅動裝置並供電。其中所述的三套供電裝置包括八臺轉換開關，三套可控矽定子調壓調速裝置；即第一 轉換開關1、第二轉換開關2、第三轉換開關3、第四轉換開關7，第五轉換開關8、第六轉換 開關9、第七轉換開關10和第八轉換開關11 ；即第一可控矽定子調壓調速裝置4、第二可控 矽定子調壓調速裝置5和第三可控矽定子調壓調速裝置6 ；所述的三套供電裝置的電路分 別由第一轉換開關1、第四轉換開關7、及第一可控矽定子調壓調速裝置4串聯組成；由第二 轉換開關2、第五轉換開關8與第二可控矽定子調壓調速裝置5串聯組成；由第三轉換開關 3、第六轉換開關9與第三可控矽定子調壓調速裝置6串聯組成。所述的兩套驅動裝置包括兩臺電動機，既第1號電動機12和第2號電動機13 ；兩 套轉子電阻器，即第一轉子電阻器16和第二轉子電阻器17 ；以及兩套接觸器，即第一接觸 器14和第二接觸器15 ；所述的兩套驅動裝置的電路分別由第七轉換開關10與第1號電動 機12、第1號電動機的轉子電阻器16及接觸器14組成；由第八轉換開關11與第2號電動 機13、第2號電動機的轉子電阻器17及接觸器15組成。所述第1號和第2號電動機的速度由三套供電裝置中的可控矽定子調壓調速裝 置、第1號電動機的電阻器16和第2號電動機的電阻器17、以及為切換電阻值大小而配套 第1號電動機的接觸器14、第2號電動機的接觸器15共同作用所決定。本發明可控矽定子調壓調速電氣控制系統的工作方式大型起重機主起升機構採用三拖二模式的可控矽定子調壓調速電氣控制系統，在 正常運行時，可以實現二拖二運行或三拖二運行。二拖二運行時，可以是三套供電系統的任意二套工作。如第一轉換開關1、第二轉 換開關2、第四轉換開關7與第五轉換開關8合間，串聯上第一可控矽定子調壓調速裝置4 與第二可控矽定子調壓調速裝置5組成；也可以是第二轉換開關2、第三轉換開關3、第五轉換開關8與第六轉換開關9合 閘，串聯上第二可控矽定子調壓調速裝置5與第三可控矽定子調壓調速裝置6組成；還可以是第一轉換開關1、第三轉換開關3、第四轉換開關7、第六轉換開關9合閘， 串聯上第一可控矽定子調壓調速裝置4與第三可控矽定子調壓調速裝置6組成。三拖二運行時，則需將三套供電裝置的轉換開關和三套可控矽定子調壓調速裝置 全部串聯才能組成。當一臺電動機故障時，將與其串聯的轉換開關斷開，即可實現單電動機短時運行 完成一個工作循環的功能。如第1號電動機12發生故障時，需將第七轉換開關10斷開， 實現二套或三套供電裝置同時驅動第2號電動機13的狀態。此時應注意的是，應根據供電 裝置電流輸出能力、起重機所吊負載及電動機的電流、過載倍數等參數來決定是否能夠二 拖一安全運行，但保險的方案是三拖一，即三套供電裝置拖動一套驅動電動機。當一套供電裝置故障時，可分兩種情況來處理1)單臺調壓調速裝置的輸出電流容量足夠，正常工作時採用二拖二運行方式 (如第一和第二可控矽定子調壓調速裝置4、5運行)，此時將有故障的可控矽定子調壓調 速裝置(如第二可控矽定子調壓調速裝置幻上、下相連的第二轉換開關2與第五轉換開關8斷開，再將第三轉換開關3與第六轉換開關9合閘，使第一和第三可控矽定子調壓調速 裝置4、6同時投入運行，即可達到正常工作的目的。2)單臺調壓調速裝置的輸出電流容量不足，正常工作時就是採用三拖二運行方 式，此時先將有故障的可控矽定子調壓調速裝置(如第二可控矽定子調壓調速裝置5)上、 下相連的第二轉換開關2與第五轉換開關8斷開，再斷開一臺電動機(如第2號電動機 13)前串聯的轉換開關(如第八轉換開關11)，使用兩套第一和第三可控矽定子調壓調速 裝置4、6的電流輸出能力，共同驅動一臺電動機(如第2號電動機12)，達到二拖一短時 運行完成一個工作循環的目的。在正常運行和故障運行時，都要進行不同的裝置參數設置，才能保證主起升機構 系統的安全穩定運行。特別是單電動機運行時需注意1)電動機由兩臺工作變換為一臺工作了，相應的可控矽調壓調速裝置的「電動機 電流參數」要改變，以達到電機過流保護功能。2)單電動機運行時，應降低主起升機構工作級別，不可以長時間運行，此時，電動 機工作在S3-25%狀態。3)單電動機運行時必須保證事故電動機還可以無障礙轉動，四臺制動器動作同
止
少ο4)單電動機運行時，無論是三套裝置並聯驅動，還是兩套裝置並聯驅動，都必須將 一臺裝置設定為主裝置，而另外的一套或兩套調壓裝置則必須設定為從裝置。應用示例在為某鋼鐵公司設計的350/80t鑄造起重機，主起升機構都是採用所述三拖二模 式的定子調壓調速控制系統。控制系統中動力迴路電源採用AC380V、控制迴路電源採用 AC220V;調速裝置選用三套西門子SIMOTRAS HD 6SG70系列產品並聯運行；電動機選用兩 臺國產HR系列500kW繞線電動機。現場調試結束後已經正常使用四年。實踐證明，這種 三拖二的並聯傳動系統，解決了雙電動機運行時速度不同步或電流不均衡的問題、系統自 我備份的問題，完全滿足了大型提升機構傳動系統的正常運行要求以及在一臺調壓調速裝 置或一臺電機故障狀態下帶故障運行的要求。
權利要求
1. 一種可控矽定子調壓調速電氣控制系統，包括由轉換開關和可控矽定子調壓調速裝 置串聯組成的供電裝置，由轉換開關、電動機、轉子電阻器及接觸器組成的驅動裝置；其特 徵在於所述的供電裝置有三套，驅動裝置有兩套；所述的三套供電裝置調節的輸出電壓 並聯，再連接兩套驅動裝置並供電；其中所述的三套供電裝置包括八臺轉換開關，三套可控矽定子調壓調速裝置；即第一轉換 開關(1)、第二轉換開關O)、第三轉換開關(3)、第四轉換開關(7)，第五轉換開關(8)、第 六轉換開關(9)、第七轉換開關(10)和第八轉換開關(11)；即第一可控矽定子調壓調速裝 置G)、第二可控矽定子調壓調速裝置( 和第三可控矽定子調壓調速裝置(6)；所述的三 套供電裝置的電路分別由第一轉換開關(1)、第四轉換開關(7)、及第一可控矽定子調壓調 速裝置串聯組成；由第二轉換開關O)、第五轉換開關(8)與第二可控矽定子調壓調速 裝置(5)串聯組成；由第三轉換開關(3)、第六轉換開關(9)與第三可控矽定子調壓調速裝 置(6)串聯組成；所述的兩套驅動裝置包括兩臺電動機，既第1號電動機(1 和第2號電動機(1 ；兩 套轉子電阻器，即第一轉子電阻器(16)和第二轉子電阻器(17)；以及兩套接觸器，即第一 接觸器(14)和第二接觸器(1 ；所述的兩套驅動裝置的電路分別由第七轉換開關(10)與 第1號電動機(12)、第1號電動機的轉子電阻器(16)及接觸器(14)組成；由第八轉換開 關(11)與第2號電動機(13)、第2號電動機的轉子電阻器(17)及接觸器(15)組成。
全文摘要
本發明提供了一種可控矽定子調壓調速電氣控制系統，包括由轉換開關和可控矽定子調壓調速裝置串聯組成的供電裝置，由轉換開關、電動機、轉子電阻器及接觸器組成的驅動裝置；其特點是供電裝置有三套，驅動裝置有兩套；所述的三套供電裝置調節的輸出電壓並聯後，再連接兩套驅動裝置並供電。它解決了大型提升機構傳動系統中，雙電機運行時速度不同步或電流不均衡的問題，解決了單個控制系統自我備份的問題；可滿足正常的運行狀況要求，又可通過對裝置與電機的不同切換方式，滿足國家相關標準和用戶提出的系統在一臺供電裝置，或一臺電機事故狀態下仍然能驅動電動機完成一個工作循環或短時低速運行等，避免引起整個生產線停工的要求。
文檔編號H02P5/46GK102142799SQ20111008585
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者劉煥江, 吳建華, 周亮亮 申請人:太原重工股份有限公司