Вентилятор главного проветривания ВЦД-47,5У с роторными тиристорными преобразователями частоты типа «ЭРАТОН-ФР(АТК)»

Главные вентиляционные установки (ГВУ) типа ВЦД-47 (ВЦД-47У-Р, ВЦД-47,5У и др.) эксплуатируются длительное время на многих шахтах и рудниках в РФ и соседних странах, приводное оборудование многих установок ГВУ сильно изношено и требует модернизации или замены. Также старый электропривод установки ВЦД-47,5У имеет ряд существенных недостатков, связанных с ступенчатым пуском вентилятора, который сопровождается переключением обмоток статора асинхронных электродвигателй с треугольника на звезду и обратно, а также с использованием устаревших преобразователй частоты типа «асинхронный вентильный каскад» (АВК) с аналоговыми системами управления роторными преобразователями. ЗАО «ЭРАСИБ» поставляет комплект модернизации для ГВУ ВЦД-47,5У, который устраняет недостатки устаревшего электропривода АВК и обеспечивает плавный пуск и регулирование скорости вентилятора без переключения обмоток электродвигателей, а также рекуперативное торможение вентилятора. Комплект модернизации включает роторные тиристорные преобразователи типа «ЭРАТОН-ФР(АТК)» (асинхронный тиристорный каскад) с современными цифровыми микропроцессорными системами управления и коммутационные аппараты, обеспечивающие резервирование электропривода ГВУ.

Электропривод вентилятора главного проветривания шахты (рудника) типа ВЦД-47,5У (далее по тексту электропривод) с высоковольтными асинхронными электродвигателями с фазным ротором (АДФР) и роторными тиристорными преобразователями типа «ЭРАТОН-ФР(АТК)» содержит:

  • два электродвигателя с фазным ротором АКН2-18-53-12УХЛ4 (М1, М2), соединенных с валом центробежного вентилятора;
  • две высоковольтные ячейки (ВЯ1, ВЯ4), подключающих обмотки статоров электродвигателей (М1, М2) и трансформаторы (Тр1, Тр2) к питающей сети напряжением 6 кВ;
  • две высоковольтные ячейки (ВЯ2, ВЯ3), подключающие обмотки статоров электродвигателей (М1, М2) последовательно в звезду, либо треугольник.
  • два преобразователя частоты «Эратон-ФР(АТК)-2000-1050-1190» включенных в цепях роторов электродвигателей;
  • два дросселя 870 мкГн, 2000 А типа СРОС-2000 (L1, L2), сглаживающих пульсации тока;
  • два трансформатора ТСЗП 1000/10У (Тр1, Тр2), питающих силовые цепи преобразователей частоты;
  • два контактора–короткозамыкателя (К1, К2), обеспечивающих короткое замыкание обмоток роторов электродвигателей.

Ячейки ВЯ2 и ВЯ3 используется при работе старого электропривода и коммутируются в процессе разгона электродвигателей. При старте обмотки статоров соединены последовательно в звезду и напряжение ротора равно половине номинального значения. По мере разгона осуществляется коммутация схемы соединения статоров на последовательное соединение обмоток в треугольник.

При работе электродвигателей от преобразователей частоты обмотки статоров электродвигателей подключаются последовательно в треугольник, и схема соединения обмоток статоров электродвигателей не изменяется во всём диапазоне регулирования скорости вентилятора. При этом при запуске на обмотках ротора напряжения ротора становится равным 0,866 от номинального, что допустимо для электродвигателей.

Структурная схема электропривода представлена на рисунке.

Структурная схема электропривода

  1. Элементы, отмеченные значком * в комплект поставки не входят
  2. АВК* – старая станция управления типа «асинхронный вентильный каскад»
  3. L1*, L2* – дроссели от существующей станции управления

Преобразователи частоты «Эратон-ФР(АТК)-2000-1050-1190» (далее по тексту ПЧ) представляют собой тиристорные преобразователи типа «асинхронный тиристорный каскад» (АТК). Каждый ПЧ состоит из следующих блоков:

  • силовая часть и цифровая система управления АТК - 1 шт;
  • шкаф коммутационной аппаратуры ШКА - 1 шт;

Электродвигатели с фазным ротором АКН2-18-53-12УХЛ4 при соединении обмоток статоров двух двигателей последовательно (питании обмотки статора напряжением 3000В) имеют следующие номинальные параметры:

  • номинальная мощность на валу 1740 кВт;
  • фазное напряжение статора 3000 В;
  • номинальный ток статора 237 А;
  • напряжение ротора 908 В;
  • номинальный ток ротора 1190 А;
  • номинальная частота вращения 495 об/мин;
  • коэффициент полезного действия 0,95;
  • коэффициент мощности 0,86.

Питание системы управления ПЧ осуществляется от сети 3 х 380 В +10%-15%, частотой 50 ±2% Гц с нулевым проводом.

Питание силовых цепей ПЧ осуществляется от вентильной обмотки трансформатора ТСЗП 1000/10У напряжением 3 х 415 В, частотой 50 Гц.

Преобразователи частоты «ЭРАТОН-ФР(АТК)» обеспечивают:

  • плавный разгон, регулирование и поддержание частоты вращения роторов электродвигателей на заданном уровне (вниз от номинальной);
  • короткое замыкание обмоток роторов путем включения короткозамыкателей (К1, К2) при выходе на частоту вращения, близкую к номинальной (определяется при наладке);
  • обратный перевод работы электродвигателей с короткозамыкателей на ПЧ (время обратного перехода и скорость вращения, при которой ПЧ «подхватывают» электродвигатели определяются при наладке);
  • выравнивание моментов двух электродвигателей, работающих на общую нагрузку;
  • режим работы электродвигателей S1 без перегрузки;
  • торможение вентилятора с рекуперацией энергии скольжения электродвигателей в питающую сеть;
  • следующие виды защит: максимально-токовую, время-токовую, от перегрева силовых модулей ПЧ и от обрыва фазы электродвигателя.

С целью повышения надежности работы электропривода коммутационная аппаратура ПЧ обеспечивает возможность переключения электродвигателей на существующую систему управления (старый АВК). Коммутационные аппараты ПЧ выдают сигналы в виде «сухих контактов» (блок-контактов), сигнализирующих о текущем положении переключателей.

Управление ПЧ осуществляется как с пульта местного управления (ПМУ), установленного на двери шкафа АТК, так и дистанционно.

ПМУ осуществляет индикацию состояния ПЧ и также отображает следующую информацию:

  • текущее значение тока ротора;
  • текущее значение напряжения ротора;
  • частоту вращения;
  • код аварии (защиты).

Дистанционно ПЧ управляется следующими командами:

  • Пуск/Стоп;
  • Аварийный стоп;
  • Сброс защит;
  • Задание частоты вращения (аналоговый сигнал 4…20 мА или комбинация дискретных сигналов).

ПЧ выдает ответные сигналы в виде «сухих контактов»:

  • Готов / Авария (ПЧ готов к пуску / сработала какая-либо из защит ПЧ);
  • Включение короткозамыкателя;
  • Короткозамыкатель включен (от блок-контактов контакторов К1, К2).

А также в виде унифицированных токовых сигналов 4…20 мА:

  • Частота вращения;
  • Текущее значение тока ротора.

В ПЧ предусмотрена связь с компьютером (или контроллером верхнего уровня) по последовательному каналу связи RS-485 с протоколом Modbus RTU для передачи информации о состоянии электропривода.

Вид климатического исполнения ПЧ – УХЛ 3.1 по ГОСТ 15150:

  • высота над уровнем моря не более 1000 м;
  • температура окружающего воздуха от минус 5 °С до плюс 40 °С;
  • относительная влажность воздуха 80% при температуре плюс 25 °С;
  • окружающая среда не должна содержать взрывоопасных и агрессивных газов в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию, и не должна быть насыщена токопроводящей пылью.

Блоки ПЧ конструктивно выполнены в шкафах одностороннего обслуживания. Степень защиты шкафов ПЧ от воздействия окружающей среды IP31 по ГОСТ 14254. Габаритные размеры шкафов АТК и ШКА (без подставок, высота подставки 300 мм) не более (ВхШхГ) 2200х800х800 мм, масса АТК не более 400 кг, масса ШКА не более 280 кг.

Группа условий эксплуатации ПЧ в части воздействия механических факторов – М1 по ГОСТ 17516.1.

В комплект поставки входить следующая эксплуатационная документация:

  • паспорт;
  • руководство по эксплуатации (с электрическими схемами и габаритным чертежом электрооборудования).

ПЧ соответствуют ТУ 3416-009-04747397-2008.

Гарантийный срок эксплуатации ПЧ – 12 месяцев с даты ввода в эксплуатацию, но не более 18 месяцев с даты поставки.

В 2014 г. ЗАО «ЭРАСИБ» выполнило поставку комплекта модернизации электропривода ГВУ типа ВЦД-47,5У с преобразователями «ЭРАТОН-ФР(АТК)-2000-1050-1190» на шахту «Осинниковская» ОАО ОУК «Южкузбассуголь».

В результате модернизации ГВУ с применением преобразователей «ЭРАТОН-ФР(АТК)» на шахте «Осинниковская» существенно повышена надежность работы вентилятора главного проветривания шахты.

В 2016 году заключен договор на поставку комплекта модернизации электропривода ГВУ ВЦД-47,5У в рудник «Малеевский» ТОО «Казцинк» (Казахстан). Поставка запланирована на 2017 год.


Галерея


Товары