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变频调速牵引机车在防爆施工环境中使用的优势8

时间:2017-08-19  来源:本网  作者:admin  浏览次数:59

  交流变频调速牵引机车的问世不过十年,但是,当今交流牵引机车在隧道施工中几乎全部取代了直流牵引机车的位置。它更易实现防爆结构,而且在各个技术环节上,其优越性都超过了直流牵引机车。技术更加先进的防爆型变频调速牵引机车也正在逐渐形成,并很快会进入到隧道施工的建设中去。

  隧道施工自有轨运渣以来,牵引机车的动力一直是由直流电机来主宰的,这无论是国内还是国外都是如此。尽管如此,人们早已发现:作为隧道施工设备的主体之一,由直流电机所构成的牵引机车或者防爆型直流牵引机车其造价是昂贵的,使用中的维护维修也是极其复杂的,其根本原因就在于,直流牵引机车的使用,以及它的使用寿命,都受到了直流电机自身固有特性的不利影响和严重制约。

  直流电机的固有特性:直流电机的结构见。

  由可知,直流电机是由转子、定子磁极、碳刷及整流子等几部分组成的。在中,电机的整流子与其转子是构成一体的,整流子是转子的一部分,也是电机转子的受电部分。图中每一对与碳刷相接触的整流子,都连接到一个独立的受电线圈。直流电机的运转是靠碳刷受电,供电经过碳刷传递到整流子而至线圈,之后转子开始旋转。在转子的高速旋转中,碳刷不动,整流子随转子转动,在旋转中,多组独立的受电线圈,通过自己对应的整流子,按照与碳刷的接触顺序受电、断电、再受电,也就是通过间歇地接触整流子与换向受电来保证转子的连续运转。

  整流子及换向受电正是直流电机的弱点所在。

  当整流子与碳刷在频繁地接触与分断时,其间会产生电火花,高温烧蚀整流子及碳刷,因此对整流子及碳刷的材料及制造工艺,必须有很特殊的要求。另外,整流子还会产生铜锈,并与碳刷间相互击打等等。由于这样,直流电机的制造材料及制造工艺,昂贵而复杂。因此一台较好的直流牵引电机的价格将会高得无法想象!例如我国使用较多的英国克林顿(elinton)18t直流牵引电机车,它的直流电机(0kw)每台价格会高达60万元人民币。当然,在市场经济状况下,价格最终不能说明问题。但是像英国克林顿机车所配备的这种直流电机,国内在制造水平上还无法实现。国产的直流电机车,若在满负荷下连续运行,其电机基本上在一年多的时间里就须维护甚至面临着更换。

  整流子及碳刷之间的高温与电火花,还很大程度地增加了牵引电机的防爆难度。因此,直流电机如果作为隧道施工中的主要运输设备的动力,在客观上还存在着许多问题。

  2变频调速牵引机车的优势变频调速牵引机车的广阔前景交流牵引机车十年前在国内问世。但是,即便是在变频调速技术已十分成熟,在国外,也还没有将其技术移植到牵引电机车上去。

  变频调速技术在国内的应用,应该说已走在世界的前面。交流牵引机车在国内的成熟与壮大,是国内牵引机车走出国门的基础与保证。在不久的将来,国内的交流牵引机车即将走出国门,许多有关的先进技术,包括新型的防爆技术与结构,都将在国际市场上得到应用与展示。

  变频调速技术与交流电机的技术已融合一体并立足于交流电机。交流牵引机车的动力核心就是普通的交流异步电机,即感应式电机。

  由于感应电机是靠电机定子中的旋转磁场通过空气气隙迫使电机转子产生感应电流而导致其旋转和运行的,见因此感应电机被称之为两个轴承的机械寿命,显然,交流异步电机具有很长的使用寿命。所以,牵引电机已不是影响交流牵引机车工作寿命的关键部件和主要问题。从这个意义上讲,交流牵引机车在使用寿命上已经大大超过了直流电牵引机车。

  启动方面:由于优秀牵引变频器专门为交流电机设置了大扭矩启动程序,所以交流电机启动时,在不使定子磁场饱和的前题下,可使电机获取超过额定转矩1.82.2倍的启动转矩。在这一点上,已基本接近直流电机的启动技术水平。

  另一点就是交流电机的软启动,即牵引变频器会使交流电机按规定的时间逐步增加其输出扭矩并逐步提速。其软启动技术优于直流牵引机车。

  运行方面:牵引变频器对交流电机可实施多种方式的变频调速,在调速及牵引过程中,电机运行平稳且动作反应灵敏,恒功率和恒扭矩的两个调速区间,设置自如和简便。依据交流电机的工作特点,牵引电机在额定频率状态下不仅输出最大扭矩,且输出特性也较硬,这一点极适合于工程施工及牵引运输。

  其整体使用寿命原则上仅取决于支撑电机转子的大大超过直流电机车。

  制动方面:感应电机借助于牵引变频器可以实现发电反馈或再生式制动,以及电抱闸制动。这些制动都给交流牵引机车提供了良好的电制动机制,而这些优点也都是直流电机车所不具备的。特别是发电反馈制动,交流机车在每一次再生电制动时,都会将一定的机械能有效地转变为电能而储存在蓄电池里,同时对机车产生相应的制动力,迫使机车速度降低。牵引机车在重载下坡时,这种制动力还会迫使整个机车车列速下行而几乎无须借助于机械制动。因此,同容量相比,交流电牵引机车在蓄电池的使用周期及使用寿命上都其他:如机车运行噪声、机车例行维护周期和次数以及刹车片的磨损与更换方面等等,交流牵引机车都将优于直流电机车。

  3结束语高性能牵引型变频器的使用,使制造简单、价格便宜的普通交流电机有了广阔的应用市场。

  而随着变频器控制方式的不断改进,交流牵引机车使用普通交流电机和使用专用特殊交流电机相比,已无多少区别。这预示着交流牵引机车的制造成本,将会大大低于同容量的直流牵引机车的制造成本,而且整体性能则会全方位提高。

  (上接第36页)线圈形状和尺寸应一致,直线长度、跨距角度、端部弧度和弯曲角度等各部分均应符合规定要求。3.3电动机绕组连接和引出线的工艺要求定子三相引出线应选在靠近出线盒部位,使引出线的长度最短,高压机不许采用两个相邻线圈的引线作为三相的引出线。

  要求焊接严密牢固,表面光洁,连接面部应小于导线截面,并头套及接线鼻的规格应符合要求,并头套的开口进锡孔应朝上,下层端线的弯曲应朝下,带风叶的转子并头套应焊接牢固,风叶平整均匀。

  引出线的绝缘包扎要求紧密,无空隙,转子并头套绝缘应包扎整齐,方向一致。

  引出线的接线端子应保证爬电距离和电气间隙符合GB3836.1的有关规定。

  3.4电动机绕组浸漆时的工艺要求对绕组进行浸漆处理时宜采用真空压力浸漆工艺,禁止采用涂刷、喷洒或浇漆等方法。为了保证浸漆质量,应注意电气设备浸漆前的清洗质量。

  4修理后的检查以上对防爆电机修理中的技术要点作了简要介绍,不过防爆电机修理后的检查和试验也非常重要。电机修理后的检查须符合GB3836.13的有关规定,下面对与防爆有关的检查和试验项目作一简要介绍:4.1机械方面的检查和试验外壳:对于隔爆型电机,应该检查隔爆接合面的间隙(间隙长度和间隙宽度)是否符合产品原图纸或防爆标准的规定,如果外壳是新制的,还应该按照标准进行水压试验,检查隔爆外壳的机械强度。如果是在原来的外壳上进行局部机械加工,则不必进行水压试验。其他防爆类型电机的外壳是防护性(IP)壳体,这类外壳修理后主要是检查防护等级和机械强度是否降低。

  1(')风扇、风扇罩、接线盒电缆引入装置等应按标准要求进行检查。

  4.2电气方面的检查和试验(1)绕组:修理电动机常常需要更换绕组,有些情况下仅仅需要对潮湿的绕组进行干燥处理。绕组的修理质量不但影响电动机的电气性能指标,而且影响电动机的防爆性能。绕组更换后应该用电桥或其他方法测量各相的电阻,相电阻或线电阻应该平衡;用摇表测量各绕组间以及对地的绝缘电阻,并且进行绕组对地、相间绝缘耐电压试验。对于原来的绕组,在进行耐压试验时试验电压应该降低(试验电压的80%)。

  (3)如果需要,进行型式试验或部分型式试验项目。对于增安型电动机,应该进行温升试验。

  4.3电机修理后整体性检查电机修理后首先应该进行外观检查,检查电机是否完整,特别应检查:防爆标志牌、铭牌、警告牌是否完好;修理合格标志、文件(试验报告、说明书)以及相关附件等;检查和试验结果记录并存档备查。

  5结束语通过对防爆电机修理技术要点的探讨,可以指导修理厂家实际操作。随着原材料价格的不断上涨以及防爆电机产品的不断发展,防爆电机修理技术也在不断提高,希望同行专家在今后继续探讨和交流。

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