继煤科总院上海分院开发 M G- WD 系列交流电牵引采煤机, 太矿、鸡西、西安、辽源等厂家也已开发各类交流电牵引采煤机, 可见其发展很快。在其设计、制造和使用过程中, 变频调速装置的散热、抗震和维护是很重要的问题。不但影响使用效果, 也将影响装置的寿命。下面根据笔者在工作中的体会, 提出一些看法。
2 变频调速装置的散热
安装在采煤机机身上的变频调速装置包含变频器、牵引变压器、电抗器, 有的还包括制动单元、制动电阻, 这些都是大功率部件或大功率元件, 运行中会发出热量。它们又装在密闭的防爆壳体内, 散热和冷却是个大问题。
2. 1 变频器的散热
现用变频器的效率, 一般在 95% 以上, 好的可以达到 97% .变频器的热损耗取决于变频器工作的载波频率和连续工作电流, 也取决于牵引电动机的效率, 一般是电动机额定容量的 5% 左右。例如,采煤机使用 2 台 40kW 牵引电动机, 则损耗为 2( 40kW 5%) = 4kW 左右。
变频器在防爆腔内的安装方式有整机安装、也有拆散安装的, 因此散热方法也不同。
如果是整机安装, 首先用冷却风扇将变频器发出的热量强制性地排出, 然后通过风道, 让热量由安装在冷却水板上的散热片带走。风扇的排气量可由下式计算:Q = q/ c ( T 0 - T i)式中: Q 为排气流量, m 3 / s; c 为比热, kJ/ kg! , c= 1. 0; q 为变频器发生的热量, kW;为密度,kg/ m 3, = 1. 057 1. 251; T 0为变频器排风口温度 ; T i为变频器的进风口温度 .
设变频器排风温度为 50 , 则进风温度要求在40之内, 温差应控制在 10 .在设计散热通道时, 还要考虑各介质的导热系数。
如果变频器是拆散安装, 除了要考虑整体散热效果外, 大功率元件、发热元件必须安装在防爆壳的冷却水板上, 冷却水道必须有足够的容量, 冷却水的流量更要控制好, 不能大也不能小, 可考虑为 1. 1t/ h 左右。
2. 2 热管散热方法的应用
热管散热技术已经在煤矿获得使用, 它可以应用在变频调速装置的散热中。 热管上部的 1/ 3 插在水箱里, 其余部分放在隔爆腔内, 和外壳壁连接处采取防爆螺纹等隔爆结构, 再加密封垫,以防渗水。这样, 当热管紧贴住变压器的侧面或间隙中, 就能吸收变压器的部分热量, 当热管贴住平面制动电阻, 或插在管状制动电阻的内部时, 电阻发出的热量即通过热管传递给水箱里的流水带走, 取得良好的散热效果。
如上述方法, 热管处在隔爆腔与水箱之间。除了在与壳壁连接处采取防爆措施外, 它本身还必须经得起防爆产品的水压试验和爆炸试验。现在, 热管采用 T 2硬紫铜管制造, 壁厚 3mm, 具有一定的机械强度, 抗拉强度为 30kg/ mm 2, 抗压强度也有相当数量级。热管技术为防爆产品的大功率元部件散热问题提供了一条有效途径。
对牵引变压器的散热还可采取热管和冷却水板两种措施相结合的方法。
对变频调速装置还要采取温度保护措施。为了防止断水产生不良后果以及某些发热元件的异常情况, 必须在关键部位设置温度传感器。当温度出现异常情况时, 温度控制电路切断变频器运行电路, 同时显示相应的报警信号。
3 变频调速装置的抗震
电牵引采煤机使用的是市场上的通用型变频器。虽然不少变频器标有振动指标, 但这些指标对于采煤机的工况是远远不够的, 必须对使用的变频器采取抗震措施。
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