煤矿提升机312KW 中压变频方案.docx
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煤矿提升机312KW中压变频方案
煤矿皮带机高压变频项目
ACS2000
技术方案
浙江东华信息控制技术有限公司
2012-07-03
目录
1、控制对象3
2、变频控制目的3
3、单台提升机变频控制系统方案3
2）单台提升机变频控制系统图3
4供货范围4
5技术参数4
5.1Designrequirements设计要求4
5.1.1Environmentaldata环境数据4
5.1.2Supplydata供电数据4
5.1.3Converterdata变频数据5
5.1.4Loaddata负载数据5
5.2Designresults设计结果5
5.2.1Typecode设计型号5
5.2.2Blockdiagram系统框图6
5.2.32.3.Convertermotorsidedata变频器输出数据6
5.2.42.4.Converterdimensioningdata变频计算数据6
5.2.52.5.Converterphysicaldimensions变频机械规格6
5.2.6Converterlayout变频外形图7
5.2.7Utilityconsumptionlist动力消耗指标7
5.3Scopeofsupply供货范围7
5.3.1Frequencyconverter变频7
5.3.23.2.SpecialTools特殊工具7
5.3.33.3.Serviceanddiagnostictools服务及诊断工具8
5.3.43.4.DriveMonitor8
5.3.53.5.Warninglabels/Documentation警示标签/文档8
5.4Options选项8
5.4.1DesignandEnvironmentalRequirements设计及环境要求8
5.4.2DriveEnclosure传动外围8
5.4.3Controlinterfaces控制接口8
5.4.44.4.Auxiliarysupplies辅助供电9
5.5EngineeredOptions工程选项9
5.6AdditionalScopeandServices附件范围及服务9
5.6.1Testing测试9
5.6.2Transportation运输9
6系统说明10
6.1DTC控制技术10
6.2网侧友好性10
6.3无熔断器设计11
1、控制对象
●煤矿皮带机：
355KW10KV2台
2、变频控制目的
采用高性能的ABB变频器，根据实际的需求，对皮带机进行调频调速运行，从而实现最大限度地满足生产工艺要求的同时节约电能、极大地提高经济效益、增加设备的技术含量、增强企业在经济市场中的竞争能力。
3、单台皮带机变频控制系统方案
1）、提升机变频控制系统方案概述
A）、变频控制系统的组成：
本方案采用世界上最先进的无整流变压器和有源整流（AFE）的ABBACS2000高压变频器作为控制核心，由原工频控制柜、变频电源断路器、ABBACS2000高压变频器、单刀双投切换开关、即增加ABB高压变频器来控制一次提升机变速运行，同时保留原有的工频控制柜作为高压变频控制回路故障时的备用回路。
这样进一步增加了变频系统可靠性和灵活性。
参看《变频控制系统示意图》。
B）每台机器都有工频备用回路，在变频器出现故障的情况下，工频回路投入运行确保机器工作正常；
变频运行状态：
在正常状况下，提升机工作于变频运行状态，根据生产工艺对机器的要求，实现变频调速运行，实现节能运行；
工频运行状态：
在变频器故障或不能工作的状况下，工频投入运行，保证机器运行不中断；
变频和工频的起/停控制：
自动控制---起、停及调速信号来自上一级DCS控制系统；
手动控制---按钮操作起、停运行及调速；
2）本方案变频控制系统的特点
●ABBACS2000变频器有内置整流变压器，AC6KV电源可直接输入到高压变频器的整流单元中，高压变频系统体积小、简单、可靠、降低成本、性价比高；也可以外置变压器。
●ABBACS2000变频器采用有源整流技术（AFE）,极大地降低了电网侧谐波含量；
●ABBACS2000变频器采用有源整流技术（AFE）,可方便地进行功率因数的校正和无功补偿，功率因数可为“1”；
●ABBACS2000变频器采用IGBT整流，允许四象限运行，即可以将停车时的制动能量回馈到电网，既节能降低能耗又加快制动停车；
●ABBACS2000变频器采用唯一的世界专利控制技术---DTC（直接转矩控制），控制精度高，动态响应快、保护性能强大；
●ABBACS2000变频器采用无熔断器保护技术，系统更为安全可靠；
●ABBACS2000变频器具有零速满转距的高启动转距特性，低速性能强大无比；
●ABBACS2000变频器三进三出布线，使得安装快速、方便；
●本变频控制系统，有工频回路作备用，便于变频器的维护检修，确保风机的安全、可靠运行；
2）单台提升机变频控制系统图
高压变频器采用ABB生产的最先进的产品ACS2000，系统配置如下图所示。
4供货范围
负载
名称
型号和规格
单位
数量
生产厂家
皮带机355kW
变频器
ACS2060-1A-AN1-a-0J
套
1
ABB
干式整流变压器
5技术参数
5.1Designrequirements设计要求
5.1.1Environmentaldata环境数据
Altitudeofinstallation[m]1000
安装海拔
Maximalambienttemperatureforoperation[°C]40
最高运行温度
Minimalambienttemperatureforoperation[°C]10
最低运行温度
5.1.2Supplydata供电数据
InputTransformer
输入变压器
Supplymaximumshortcircuitcapacity[MVA]100
最大短路容量
Supplyminimumshortcircuitcapacity[MVA]20
最小短路容量
Nominalsupplyvoltage[V]6000
额定供电电压
Upperlimitofsupplyvoltagetolerance[%]10
供电电压波动上限
Lowerlimitofsupplyvoltagetolerance[%]-10
供电电压波动下限
Nominalsupplyfrequency[Hz]50
额定供电频率
Upperlimitofsupplyfrequencytolerance[%]3
供电频率波动上限
Lowerlimitofsupplyfrequencytolerance[%]-5
供电频率波动下限
5.1.3Converterdata变频数据
Converterrectifiertype[-]AFE
变频整流类型有源前端
Convertercoolingmedium[-]Air
变频冷却介质空气
Redundancyofconvertercooling[-]Without
变频冷却系统冗余无
Lengthofconvertersupplycable[m]25
变频供电电缆长度
Lengthofmotorcable[m]25
电机电缆长度
5.1.4Loaddata负载数据
Typeofload[-]Quadratictorque
负载类型平方转矩
Maximalstartingtorque[pu]0.3
最大启动力矩
Maximalmotoroverload[pu]1.1
最大电机过载
Maxlowfrequencyoperatingduration[s]60
最大低频持续运行时间
Maximalmotorfrequency[Hz]52.5
最大电机频率
5.2Designresults设计结果
5.2.1Typecode设计型号
TypeCode[-]ACS2060-1A-AN1-a-0J
5.2.2Blockdiagram系统框图
5.2.32.3.Convertermotorsidedata变频器输出数据
Apparentconverteroutputpower[kVA]530
变频输出视在功率
Activeconverteroutputpower[kW]400
变频实际输出功率
Converteroutputcurrent[A]50
变频输出电流
5.2.42.4.Converterdimensioningdata变频计算数据
Currentlimitofactualtype[A]75
此规格电流上限
Dimensioningcurrent[A]75
计算电流
5.2.52.5.Converterphysicaldimensions变频机械规格
Length[mm]1740
长度
Weight[kg]1500
重量
5.2.6Converterlayout变频外形图
5.2.7Utilityconsumptionlist动力消耗指标
AuxiliarySupply（3ph）[kVA]4
辅助供电（3相）
Safeline（1ph）[kVA]1
安全电源（单相）
5.3Scopeofsupply供货范围
5.3.1Frequencyconverter变频
Numberidenticalconverters1
相同的变频数量
5.3.23.2.SpecialTools特殊工具
Numberofspecialtoolsets1
特殊工具套装
5.3.33.3.Serviceanddiagnostictools服务及诊断工具
NumberofABBDriveWindowService&Diagnosticsoftware（notebookversion）0
ABBDriveWindow服务及诊断软件（笔记本版本）
NumberofABBDriveWindowService&Diagnosticsoftware（desktopversion）0
ABBDriveWindow服务及诊断软件（笔记本版本）
5.3.43.4.DriveMonitor
DriveMonitorvariantWithoutDriveMonitor
DriveMonitor变量没有DriveMonitor
5.3.53.5.Warninglabels/Documentation警示标签/文档
LanguageofwarninglabelsChinese
警示标签语种中文
LanguageofuserdocumentationChinese
用户文档语种中文
NumberofuserdocumentationsetsonCD-ROMperdrive1
每套传动提供的电子文档数量
Numberofuserdocumentationsetsonpaper（inaringbinder）perdrive1
每套传动提供的纸质文档（在一个文件夹中）数量
5.4Options选项
5.4.1DesignandEnvironmentalRequirements设计及环境要求
BusbarAluminiumnickelplated
母线镀镍铝
5.4.2DriveEnclosure传动外围
DegreeofprotectionprovidedbyenclosureIP21
防护等级
Powercableentryfrombottom
动力电缆进线从底部
PowercableentryplateEMCglandplates
动力电缆进线板EMC密封板
Controlcableentryfrombottom
控制电缆进线从底部
CabinetpaintfinishOnlyfrontpainted
柜体油漆仅前面板油漆
CabinetcolorRAL7035-lightgrey（ABBstandard）
柜体颜色RAL7035－浅灰色（ABB标准颜色）
5.4.3Controlinterfaces控制接口
FieldbusadapterProfibusDP
现场总线
CustomerInterfaceNone
用户接口无
MotorandtransformertemperaturesupervisionNoPT100inputs
电机和变压器温监视没有PT100输入
ExtendeddigitalmotorandtransformersupervisionNoextendeddigitalmotorandtransformersupervision
扩展数字量电机和变压器监视没有扩展数字量电机和变压器监视
DigitalI/Osfordisconnectorandmotor/trafocooling/spaceheaterNone
开关及电机/变压器冷却/空间加热的数字量的I/O无
ExtendeddigitaldrivestatussignalsNoextendeddigitaldrivestatussignals
Digitalinputvoltagerating24VDC
数字量输入信号额定电压
5.4.44.4.Auxiliarysupplies辅助供电
Auxiliarysupplyvoltage380VAC,+/-10%,3ph
辅助供电电压
Safelineorinternalaux.supplybackup230VAC,+/-10%,1ph,AC
安全电源或内部辅助备用供电
5.5EngineeredOptions工程选项
None无
5.6AdditionalScopeandServices附件范围及服务
5.6.1Testing测试
VisualInspectionbycustomerNo
用户见证实验无
FactoryAcceptanceTestNo
工厂验收实验无
5.6.2Transportation运输
PackingLandtransportpacking
包装陆地运输包装
Incoterms2000FCABeijing
按照incoterms2000交货北京工厂交货
Warranty12/18months（standard）
质保12/18个月（标准质保）
6
系统说明
ACS2000变频器的拓扑结构为电压型九电平无熔断器（VSI-MF）设计逆变器。
基于大功率的高压元器件HV-IGCT技术和电压源型九电平无熔断器设计使得ACS2000变频器具有与生俱来的高可靠性。
基于直接转矩控制（DTC）技术的ACS2000变频器根据工艺的需求可提供精确的速度和转矩控制。
ACS2000的输出电压有6.0kV，6.6kV和6.9kV。
适用于平方关系的转矩负载和恒转矩负载。
其拓扑结构如下。
6.1DTC控制技术
直接转矩控制（DTC）是交流传动的一种独特的电机控制方式。
逆变器的开关状态由电机的核心变量磁通和转矩直接控制。
测量的电机电流和直流电压作为自适应电机模型的输入，该模型每25微秒产生一组精确的转矩和磁通的实际值。
电机转矩比较器将转矩实际值与转矩给定调节器的给定值作比较，磁通比较器将磁通实际值与磁通给定调节器的给定值作比较。
依靠来自这两个比较器的输出，优化脉冲选择器决定逆变器的最佳开关状态。
Ø
集成转距控制器和调制器
Ø控制周期为25μs，其响应速度是目前最好的交流传动的10倍，直流传动的100倍
Ø高动态精度和静态精度
Ø
快速的转矩响应
DTC
<3.5ms
矢量控制
10~20ms
开环PWM
>100ms
Ø零速满转距的高启动转距特性，适用于传送带设备和挤压机应用
Ø高过载能力，适用于窑应用
6.2网侧友好性
ACS 2000的输入侧采用有源整流，对电网具有友好性。
能够达到功率因数为1，对电网侧的谐波完全满足IEEE-519和GB/T14549谐波标准。
其网侧电压和电流波形如下图所示。
6.3无熔断器设计
ACS 5000是一种无需熔断器保护的中压交流变频器。
其关断时间为25微秒，比传统的快速熔断器快100倍。
可以有效的故障控制在设备本体内，不会对上级电网或更高一级电网造成影响。
服务与支持从客户的初始咨询直到变频器系统的整个生命周期，为ACS2000提供无与伦比的服务与支持
ABB中压交流变频器的服务包括：
–安装与调试
–本地支持
–全球服务网络
–备件及物流网络
–培训
–远程诊断
–24x365支持热线
–定制维护合同
1安装与调试
由ABB认证合格的调试工程师现场指导设备的正确安装及调试，
可以降低启动时间，提高安全性及可靠性并减少变频器生命周期
成本。
另外，有经验的专家在现场可以对操作员进行实用性培
训。
三进三出设计，灵活的电网连接选择以及调试向导等先进的软件
工具支持，ACS2000变频器的启动变得方便、快捷，大大减少工
厂停机时间。
2培训
ABB针对自己的中压变频器提供广泛培训。
培训范围涵盖了从基
础知识到根据客户具体需求定制的培训项目。
3全球网络，本地服务
售后服务是为客户提供可靠、高效变频器系统的一个组成部
分。
ABB集团业务遍布全球100多个国家，并拥有全球性的服
务网络。
4生命周期管理
ABB变频器的生命周期管理模型通过维持很高的有效性实现了设
备以及维护投资价值的最大化，大大降低了计划外的维修成本并
延长了变频器的生命周期。
生命周期管理包括：
–为变频器的整个生命周期提供备件及专业支持
–提供高效的产品支持及维护，变频器可靠性得到改善
–为初始的产品增加功能性设计
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