Nghiên cứu thiết kế chế tạo trạm biến tần phòng nổ 55 kw, 380 (660) v sử dụng trong các mỏ khai thác than hầm lò vùng Quang Ninh

Mục lục 1 Lời nói đầu 1 2 Chương I Khảo sát, đánh giá tình hình sử dụng biến tần phòng nổ tại các mỏ than hầm lò vùng Quang Ninh 2 3 I Nhu cầu tiết kiệm điện năng trong sản xuất than

tËp ®oµn cN than kho¸ng s¶n ViÖt nam C«ng ty cæ phÇn thiÕt bÞ ®iÖn - TKV

sè 822 ®−êng trÇn phó thÞ x∙ cÈm ph¶ - qu¶ng ninh

§iÖn tho¹i : 033.3862.038 FAX: 033.3863.037

tËp ®oµn cN than kho¸ng s¶n ViÖt nam C«ng ty cæ phÇn thiÕt bÞ ®iÖn - TKV

sè 822 ®−êng trÇn phó thÞ x∙ cÈm ph¶ - qu¶ng ninh

§iÖn tho¹i : 033.3862.038 FAX: 033.3863.037

Mục lục

1 Lời nói đầu 1

2 Chương I Khảo sát, đánh giá tình hình sử dụng biến tần phòng

nổ tại các mỏ than hầm lò vùng Quang Ninh

2

3 I Nhu cầu tiết kiệm điện năng trong sản xuất than 2

4 II Thực trạng sử dụng và quản lý điện trong các mỏ than

Hầm lò và các giải pháp tiết kiệm điện năng 2

5 II-1 Thực trạng sử dụng và quản lý điện trong các mỏ than

Hầm lò

2

6 II-2 Các nguyên nhân thất thoát điện năng 3

7 II-2-1 Các thiết bị điện khai thác hầm lò 3

8 II-2-2 Mạng cáp cung cấp điện 3

9 II-2-3 Trình độ tổ chức và quản lý 3

10 III Các giả pháp tiết kiệm điện năng cho các mỏ than hầm

11 III-1 Các giải pháp tiết kiệm điện 3

12 III-1-1 Giảm tổn thất điện năng đối với các động cơ làm việc

non tải

3

13 III-1-2 Giảm tổn thất điện năng bằng sử dụng trạm biến tần 3

14 III -1-2-1 ưu điểm của biến tần khi sử dụng cho động cơ DK 3

15 III -1-2-2 Đặc tính của động cơ không đồng bộ khi sử dụng biến

tần

4

16 IV Đánh giá khi sử dụng biến tần cho các động cơ điện

phục vụ khai thác than hầm lò

5

17 IV-1 Sự cần thiết phải chế tạo biến tần phòngnổ trong nước 5

18 IV-2 Hiệu quả của việc sử dụng biến tần 5

19 Chương II Nghiên cứu thiết kế chế tạo biến tần phòng nổ 7

21 B Khảo sát các tác động lên đối tượng nhiên cứu 7

22 I Khảo sát tình trạng kỹ thuật, phân tích hoạt động của hệ

30 III Hệ thống bảo vệ và an toàn tia lửa mạch điều khiển và

mạch bảo vệ

12

31 III-1 Kết cấu thiết bị điện trong trạm biến tần 12

32 III-1-1 Cọc đấu nối với mạch ngoài 12

33 III-1 -2 Đấu nối trong 13

38 III-1- 7 ống luồn cáp và dây dẫn 16

39 Chương III Quy trình công nghệ chế tạo trạm biến tần 17

41 I- 1 Các tiêu chuẩn phòng nổ áp dung cho từng chi tiết của

45 IV Các thông số kỹ thuật chủ yếu của trạm biến tần 17

46 V Quy trình công nghệ chế tao Trạm biến tần di động

phòng nổ

19

47 V-1 Chế tạo thân tủ (ngăn đặt máy biến tần): 19

57 VI-1-2 Kết cấu ngăn hộp đấu cáp 23

59 VI-3 Lắp ráp thiết bị điện trạm biến tần 24

60 Chương IV Quy trình kiểm tra trạm biến tần 25

62 II Các thiết bị thực hiện thử nghiệm 25

63 II-1 Các thiết bị thử nghiệm an toàn nổ 25

65 III - Kết quả thử nghiệm an toàn nổ theo TCVN 7079 26

66 Chương V Hướng dẫn sử dụng 28

73 III Chức năng các bộ phận của biến tần 29

75 III- 2 Chức năng của bộ phận tuỳ chọn 30

77 III- 2-2 Bé phËn phanh vµ c¶m biÕn phanh 31

82 IV-4 §Êu nèi vµo ra trong m¹ch chÝnh 32

Lời nói đầu

Tiết kiệm điện năng là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong công nghệ sản xuất than nói chung và khai thác hầm lò nói riêng

Hiện tại, mỗi cơ sở sản xuất than hầm lò của Việt Nam đang sử dụng hàng nghìn

động cơ điện không đồng bộ phòng nổ có công suất từ vài kW đến hàng100kW Các động cơ này tuy làm việc chắc chắn, tịn cây, độ bền cao nhưng có một nhược điểm rất cơ bản

là hệ số C0Sφ rất thấp (khoảng 0,55-0,6) và phần lớn đều chạy non tải Như vậy, hàng năm chi phí điện năng cho công suất phản kháng là rất nhiều

Theo quy hoạch phát triển Nghành Than Việt nam giai đoạn 2003 – 2010 có xét

đến triển vọng năm 2020 tại Quyết định số 20/2003/ QĐ - TTg của Thủ tướng chính phủ thì sản lượng than hầm lò tăng mạnh, và như vậy số động cơ điện không đồng bộ sử dụng trong các Mỏ than hầm lò là rất lớn

Các thiết bị điện được đưa vào phục vụ khai thác than hầm lò phải đảm bảo các yêu cầu sau: An toàn cháy nổ và xâm thực của môi trường mỏ; chịu va đập; có độ bền cao về cơ khí và điện; kích thước gọn nhẹ; thao tác thuận tiện

Trạm biến tần phòng nổ là một trong những thiết bị quan trọng được sử dụng để

đóng cắt, nâng cao tuổi thọ của thiết bị và một yếu tố qua trọng là tiết kiệm năng lượng

điện Do trong nước chưa có đơn vị nào chế tạo được nên chúng ta phải nhập của nước ngoài, chi một phần rất lớn ngoại tệ và không chủ động khi cấp thiết bị trong quá trình sản xuất

Xuất phát từ những đặc điểm nêu trên với cơ sở năng lực hiện có của Công ty và là

đơn vị duy nhất tại Việt Nam chế tạo thành công nhiều thiết bị điện phòng nổ, năm 2008, Công ty đã đăng ký đề tài với Bộ Công nghiệp (Nay là Bộ Công thương) chế tạo trạm biến tần di động phòng nổ phù hợp nhất với điều kiện khai thác than hầm lò tại Việt Nam Ngày 18/2/2008, Bộ Công thương có hợp đồng Nghiên cứu Khoa họcvà phát triển Công nghệ số: 167.08RD/HĐ-KHCN với công ty Cổ phần Thiết bị điện-TKV thực hiện

đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo trạm biến tần phòng nổ 55kW,380(660)V sử

dụng trong các mỏ khai thác than hầm lò vùng Quảng Ninh”

Chương I Khảo sát, đánh giá tình hình

sử dụng biến tần phòng nổ tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh

I- Nhu cầu tiết kiệm điện năng trong sản xuất than

Ngành than đang trên đà đầu tư phát triển mạnh mẽ các thiết bị công nghệ nhằm nâng cao công suất khai thác than Cùng với sự phát triển đó, nhu cầu sử dụng năng lượng

điện ngày càng tăng, điều này dẫn đến sự thiếu hụt điện năng là rất là điều tất yếu Tuy nhiên, tiêu thụ năng lượng của các mỏ than hiện đạt hiệu suất sử dụng rất thấp và điều này làm tăng suất tiêu thụ điện trên một tấn than

Tình hình sử dụng điện năng hiện nay ở các mỏ trong than vùng Quảng Ninh được

đánh giá thông qua suất tiêu thụ điện năng (STTĐN) và hệ số công suất cosϕ của doanh nghiệp Để có nhận xét chính xác về tình hình sử dụng điện, trên cơ sở lấy số liệu thực tế trong nghành và quốc tế, tình trạng sử dụng điện năng của các mỏ than vùng Quảng Ninh qua 2 năm (2006 và 2007) như sau:

Suất tiêu thụ điện năng Loại hình doanh

nghiệp

Đơn vị tính

Thực tế tiêu thụ Định mức theo kế

hoạch

Giá trị trung bình trên thế giới

Như vậy, hàng năm các Công ty than lộ thiên thất thoát điện năng là 28,6% so với

định mức kế hoạch , 43,4% so với giá trị trung bình của thế giới; các Công ty than hầm lò

là 27,2% so với định mức kế hoạch, 41,3% so với giá trị trung bình của thế giới

II- Thực trạng sử dụng và quản lý điện trong các mỏ than hầm lò và các giải pháp tiết kiệm điện năng

II-1- Thực trạng sử dụng và quản lý điện trong các mỏ than hầm lò

Theo con số thống kê trong 2 năm : 2006 và 2007, tình hình tiêu thụ điện năng tại các đơn

vị sản xuất than hầm lò như sau:

Tổng tiêu thụ điện năng kWh

Đó là chưa kể các đơn vị phải phát điện điêzen do không đủ nguồn cấp Như vậy, mỗi

năm các đơn vị than hầm lò làm thất thoát điện năng đến hàng trăm tỷ đồng

II-2- Các nguyên nhân thất thoát điện năng

II-2-1 - Các thiết bị điện khai thác hầm lò phần lớn sử dụng động cơ điện

không đồng bộ rô to lồng sóc Đây là loại động cơ được sử dụng rộng rãi nhất, chiếm hơn

90% tổng số các loại động cơ điện dùng trong sản xuất Tuy nhiên loại động cơ này có

nhược điểm cơ bản là:

+ Tiêu thụ công suất phản kháng lớn, hệ số C0Sϕ rất thấp (khoảng

0,5-0,6)

+ Điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình khởi động khó khăn

+ Dòng điện khởi động lớn (từ 6- 7 lần dòng định mức), mô men khởi

động nhỏ

II-2-2-Mạng cáp cung cấp điện có chiều dài lớn, điện áp hạ áp thấp nên tổn

thât đường cáp cao Đồng thời công suất các trạm biện áp thường lớn hơn nhiều công suất

sử dụng thực tế

II-2-3- Trình độ tổ chức và quản lý sản xuất chưa tốt Trình độ tay nghề và ý

thức người lao động chưa cao

III- Các giả pháp tiết kiệm điện năng cho các mỏ than hầm lò

III-1: Các giải pháp tiết kiệm điện:

III-1-1: Giảm tổn thất điện năng đối với các động cơ làm việc non tải:

- Thay thế động cơ chạy bằng động cơ có công suất nhỏ hơn

- Giảm điện áp ở động cơ thường xuyên non tải

- Nâng cấp điện áp của mạng điện hạ áp

- Sử dụng trạm biến tần phòng nổ

Tuy nhiên, ba giải pháp đầu rất khó thực hiện vì công suất và chủng loại động cơ rất

đa dạng, cũng như không thể nâng điện áp mạng hạ áp quá cao do đảm bảo an toàn cho

người và cháy nổ mỏ Giải pháp thứ 4 sử dụng trạm biến tần phòng nổ là hữu hiệu nhất

III-1-2: Giảm tổn thất điện năng bằng sử dụng trạm biến tần:

III -1-2-1: ưu điểm của biến tần khi sử dụng cho động cơ

- Tiết kiệm năng lượng điện (nhất là động cơ chạy non tải và khởi động

liên tục) vì công suất thực tế tiêu thụ là công suất mang tải

- Hệ số C0Sφ cao (từ 0,9 trở lên) vì động cơ luôn làm việc đầy tải ở mọi

chế độ

- Điều chỉnh tốc độ vô cấp, thuận tiện cho các động cơ điện xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc

- Khởi động dễ dàng; Mô men khởi động lớn; Dòng điện khởi động nhỏ (Từ 1,5- 2,5 lần dòng điện định mức), do đó máy công tác không bị giật mà khởi động

êm, nâng cao tuổi thọ thiết bị

III -1-2-2: Đặc tính của động cơ không đồng bộ khi sử dụng biến tần

Từ đặc tính cơ của động cơ điện không đồng bộ

Từ đặc tính tốc độ khi sử dụng biến tần thấy:

- Mô men khởi động (Mô men tới hạn) không thay đổi khi tốc độ thay đổi

Điều này rất có tác dụng trong quá trình khởi động và đảo chiều

+ Khi mô men khởi động không đổi cũng có nghĩa là: U1/f1= Const, nên dòng điện mở máy rất nhỏ: (Từ 1,5 đến 2,5) Iđm

- Nếu đồng cơ làm việc non tải ϕ1= 450

=> thì công suất P1= S Cosφ1 Công suất

Tiêu thụ là cả phần F1 và F2

- Khi ϕ2= 200

=> P1= S2 Cosφ2

Thực tế công suất tiêu thụ chính là

công suất của tải (Phần gạch chéo F2)

IV- Đánh giá khi sử dụng biến tần cho các động cơ điện phục vụ khai thác than hầm lò

IV-1: Sự cần thiết phải chế tạo biến tần phòngnổ trong nước

- Thực tế cho đến nay, có rất ít đơn vị trong nghành than sử dụng trạm biến tần trong hầm lò vì lý do:

+ Đây là thiết bị điện phòng nổ mà trong nước chưa chế tạo được nên giá thành rất đắt (Theo báo giá của các hẵng chế tạo nước ngoài thì giá thành gấp 5-6 lần thiết bị đặt trên mặt bằng) Do đó chế tạo biến tần trong nước hoặc mua các linh kiện lắp ráp trong nước thì giá thành rất rẻ và thuận tiện cả khi thay đổi công suất hay điện

Với quy hoạch phát triển Nghành Than Việt Nam giai đoạn 2005-2010 có xét đến triển vọng năm 2020, thì sản lượng than khai thác đến năm 2010 là 43,340 triệu tấn, trong

đó than hầm lò là 26,670 triệu tấn chiếm 61,5% và đến năm 2020 sản lương than khai thác là 56,255 triệu tấn trong đó than hầm lò là 39,50 triệu tấn chiếm 70,2% Với sự tăng trưởng cao như vậy, thì số lượng đông cơ điên không đồng bộ phục vụ khai thác là rất lớn

Do vậy, tiết kiệm năng lượng điện cho các động cơ điện khu vực khai thác than hầm lò là rất bức xúc

IV-2: Hiệu quả của việc sử dụng biến tần

Sử dụng biến tần cho các động cơ điện khai thác than hầm lò là rất cầ thiết, nhất là các thiết bị cho các máng cào, băng tải, tời trục luôn khởi động và tải thay đổi Theo tính toán, thì khi đưa các biến tần vào điều khiển cho các động cơ điện phục vụ khai thác than hầm lò, sẽ năng cao tuổi thọ các thiết bị khai thác, mặt khác còn tiết kiệm từ 10-20% chi phí điện năng

Một số dẫn chứng về sử dụng biến tần

a- Năm 2006, Công ty than Cọc Sáu:

Sử dụng 23 biến tần cho hệ thống băng tải KB (Công suất từ 30kW đến 75kW)

+Tổng công suất của các thiết bị băng tải: 830kW

+ Một năm trung bình vận chuyển 2.000.000 tấn than

- Trước khi sử dụng biến tần:

+ Suất tiêu hao điện năng trên một tấn than: 0,58kWh

+ Hệ số C0S ϕ= (0,55-0,58)

+ Điện năng tiêu thụ một năm: 1.160.000kWh

- Sau khi sử dụng biến tần Kết quả:

+ Bỏ được khớp nối thuỷ lực

+Tốc độ tăng từ từ, êm, động cơ không bị quá tải

+Rất ít bị hỏng hóc

+Suất tiêu hao điện năng trên một tấn than: 0,37kWh

+ Hệ số C0S ϕ= (0,91-0,95)

+ Điện năng tiêu thụ một năm: 740.000kWh

- Điện năng tiết kiêm : 460.000kWh (Tiết kiệm được 38% điện năng tiêu thụ của hệ thống trong một năm)

b- Công ty than Mông dương

Công ty than Mông Dương sử dụng 02 biến tần 75kW cho hệ thống băng tải cào chuyển than từ bãi lên sàng rung động cơ ĐK 55kW Công suất định mức của sàng rung từ 100- 150 tấn/ giờ

- Trước khi sử dung biến tần:

+Tải thực tế chỉ đạt 50% công suất định mức của động cơ

+ Liên tục phải dừng để xúc than cục và đá ra khỏi băng với tần suất 2 phút một lần

+ Do khởi động trực tiếp, các thiết bị cơ khí và động cơ điện phải thay thế, bảo dưỡng thường xuyên

+ Suất tiêu hao điện năng trên một tấn than: 0,24kWh

+ Hệ số C0S ϕ = (0,56-0,6)

- Sau khi sử dung biến tần: Kết quả:

+ Điều khiển động cơ chạy ở 3 cấp tốc độ: Nhanh khi khởi động; Vừa: Hoạt động bình thường ngang với công suất sàng rung; chậm: Khi cần xúc than cục, đá

+ Rất ít bị hỏng hóc Các thiết bị cơ khí và động cơ điện có độ bến cao +Tốc độ tăng từ từ, êm, động cơ không bị quá tải

vị đang sử dụng, hệ số công suất khi sử dụng các thiết bi điện phòng nổ phục vụ sản xuất ( Có số liệu nhu cầu sử dụng trạm biến tần của các đơn vị kèm theo)

2- Đăng ký đề tài với Bộ Công nghiêp (nay là Bộ Công thương)

3- Hợp đồng với Vụ Khoa học Bộ Công thương về chế tạo biến tần phòng nổ TBHDP-55

4- Công ty lập thiết kế và thuê thẩm định thiết kế

5- Nghiệm thu bước 1:

Công ty tiến hành chế tạo và nghiệm thu sản phẩm: Trạm biến tần di động phòng

nổ TBTHDP-55 theo tiêu chuẩn phòng nổ TCVN: 7079 : 2002

6 – Chứng nhận kiểm định an toàn nổ

7 - Kiểm tra thử nghiệm tại hiện trường

8- Hội đồng Khoa học –Kỹ thuật Công ty nghiệm thu đề tài

B- Khảo sát các tác động lên đối tượng nhiên cứu

I- Khảo sát tình trạng kỹ thuật, phân tích hoạt động của hệ thống, phân tích tác động cơ học lên đối tượng nghiên cứu

I-1: Đặc điểm làm việc của thiết bị điện mỏ:

Khác với nghành công nghiệp khác, các thiết bị điện làm việc trong nghành công nghệp khai thác mỏ có những đặc điểm riêng do điều kiện môi trường và quá trình công nghệ quy định Với các điều kiện đó, đặt ra các yêu cầu đặc biệt về hình thức chế tạo, phương pháp lắp đặt và vận hành Những yêu cầu đó là:

- Phần lớn các máy móc trong quá trình làm việc thường xuyên hoặc định kỳ di chuyển theo tiến độ gương khai thác Đặc điểm này đòi hỏi thiết bị phải gọn nhẹ, dễ dàng

đấu vào và cắt ra khỏi mạng điện

- Trạm biến tần di động phòng nổ TBTHDP-55 được tính toán thiết kế để sử dụng trong các mỏ hầm lò có nguy hiểm về khí, bụi nổ, do đó trạm được thiết kế và chế tạo theo tiêu chuẩn phòng nổ TCVN 7079:2002

Thực nghiệm cho thấy, khi nổ hỗn hợp khí mê tan- không khí có nồng độ nguy hiểm nhất (9-10%) bên trong vỏ kín thì áp suất nổ có tính đến ảnh hưởng làm nguội thành vỏ và các nguyên nhân khác (thể tích trống bên trong, hình dạng của vỏ và các nguyên nhân khác ) có thể đạt tới 7,4kg/cm2 Khi nguồn nổ là hồ quang điện thì áp suất

nổ tăng lên, do ngoài nhiệt lượng sinh ra bởi phản ứng cháy, còn phụ thêm một lượng nhiệt đáng kể của hồ quang

- Vỏ trạm phòng nổ được tính toán để chịu được áp suất nổ khi sự cố xẩy ra bên trong và ngăn chặn lan truyền sự cháy nổ ra bên ngoài với một số tính cơ bản sâu đây:

+ Tính chịu nổ : Là khả năng đủ chắc chắn để chịu áp suất nổ bên trong mà không bị hư hỏng và không bị biến dạng dư

+ Tính không thấm nổ: Là khả năng của các mối ghép xuyên vỏ ngăn chăn sự lan truyền cháy nổ từ bên trong ra môi trường bên ngoài

- Vỏ của trạm biến tần được thiết kế có bộ phận làm mát nên bên trong có hai khoang thông nhau qua khe hẹp của vách ngăn

I-2: Các tác động cơ học lên trạm biến tần

Các thiết bị điện sử dụng trong mỏ nói chung và trạm biến tần phòng nổ nói riêng thường được sử dụng trong lò có khí và bụi nổ Do đường lò khai thác luôn tục thay đổi theo quy trình công nghệ khai thác, nên tram biến tần cũng phải chịu các lực cơ học tác

động lên vỏ Cụ thể:

- Khí hậu và thời tiết khắc nghiệt như độ ẩm, nhiệt độ cao, trong không khí có nhiều bụi dẫn điện, khí cháy nổ, đòi hỏi thiết bị phải kín, phải chịu được độ ẩm và chống cháy

- Không gian chật hẹp do đó đòi hỏi trạm biến tần phải có kích thước gọng gàng,

dễ tháo lắp

- áp lực đất đá dễ gây sập, lở đòi hỏi thiết bị phải có độ bền cơ học cao

- Công tác nổ mìn trong mỏ được thực hiện thường xuyên, dẫn đến có khả năng phá hoại thiết bị điện đòi hỏi phải dễ dàng di chuyển, cũng như chịu được va đập

- Môi trường cháy nổ gây tác động lên vỏ thiết bị phụ thuộc vào 3 yếu tố chính: + Nồng độ nổ tối nguy: Là nồng độ dễ gây nổ nhất

+ áp xuất ban đầu của hỗn hợp mêtan- không khí

+ Thể tích chứa hỗn hơp khí

Cháy nổ do phát tia lửa điện bên trong trạm biến tần ở môi trường có khí và bụi nổ

là nguyên nhân gây tác động cơ học lớn nhất cho các thiết bị điện trong mỏ hầm lò

Tính chất của các hỗn hợp ở áp xuất P = 10kPa và nhiệt độ T=15-200C cho ở bảng 1:

Nhiệt độ gây cháy, độ K

15,0 12,45 9,5 8,41 7,8 6,9 6,0 28,6 11,1

0,28 0,26 0,25 0,24 0,24 0,23 0,22 0,1 0,25

80,0 6,75 81,0 74,2 5,16 12,8

0,062

- 0,019 0,019 0,23

mở rộng Sự thay đổi nồng độ nổ của hỗn hợp khí mêtan-không khí được đưa ra bảng 2: Bảng 2 - Sự thay đổi nồng độ nổ của hỗn hợp khí mêtan-không khí

Nhiệt độ ban đầu của hỗn

12,9 13,7 14,6 16,6

Sự thay đổi các giới hạn của nồng độ nổ tuỳ thuộc theo áp suất ban đầu của hỗn hợp mêtan- không khí

Bảng 3 - Sự thay đổi giới hạn của nồng độ của hỗn hợp khí mêtan-không khí

Ap suất ban đầu của hỗn

12,7 12.0 46,0

Để không để các tác động trên xảy ra, khi thiết kế đã được đề cập và vỏ thiết bị chịu được áp lực phá ≥10 át

II: Kết cấu chịu áp lực của vỏ trạm

II-1: Vỏ trạm

- Vỏ trạm biến tần phải là vỏ không xuyên nổ chịu được áp lực thử bên trong mà không bị hư hỏng hoặc biến dạng, không có bất cứ bộ phận nào của vỏ bị suy yếu hoặc khe hở của bất kỳ mặt bích nào bị biến dạng vĩnh cửu quá các giá trị cho phép

- Do vỏ biến tần có 2 khoang (khoang đặt biến tần và khoang đầu cáp) sẽ có hiện tượng dồn nén áp lực trong vỏ dẫn đến làm tăng áp suất bất thường, vượt quá giá trị lớn nhất Vì vậy vỏ thiết bị phải được chế tạo để chịu được độ bền cơ học do sự quá áp suất kể trên

II-1-1: Đầu nối các dây dẫn và cáp

II-1-2:- Đầu nối các dây dẫn và cáp cần có kết cấu giữ chắc vừa đảm bảo tính không xuyên nổ, vừa đảm bảo cáp không bị giật biến dạng ho0ặc vặn xoắn

- Việc đấu nối giữa mạch ngoài và mạch bên trong vỏ không xuyên nổ được thực hiện qua cọc đấu dây xuyên qua vách vỏ thiết bị

- Cọc đấu dây có thể được thay thế bằng dây dẫn có vòng đệm nhưng không làm thay đổi tính chất phòng nổ của vỏ thiết bị

II-1-3: Đấu trực tiếp các dây dẫn và cáp vào thiết bị có sử dụng vòng đệm khít hoặc vật liệu làm khít nhưng không làm thay đổi tính chất phòng nổ của vỏ thiết bị

- Chiều rộng tối thiểu của đệm khít ″X″ cần tương ứng với giá trị nhỏ nhất của khe

X - Bề dày của vòng đệm

III- Hệ thống bảo vệ và an toàn tia lửa mạch điều khiển và mạch bảo vệ

III-1: Kết cấu thiết bị điện trong trạm biến tần

III-1-1: Cọc đấu nối với mạch ngoài

Cọc để đấu nối với mạch ngoài được tính toán với kích thước hợp lý để nối

được với các phần tử mang điện, chịu được dòng ít nhất là tương đương với dòng điện danh định của thiết bị điện Ngoài ra, cũng được tính để:

a) Được lắp cố định vào vị trí và không có khả năng tự nới lỏng ra;

b) Có cấu tạo để dây dẫn nối với cọc không thể tuột khỏi vị trí đấu nối;

c) Đảm bảo tiếp xúc tốt, không làm hư hại dây dẫn và giảm khả năng dẫn

điện, thậm chí cả trong trường hợp sử dụng các dây dẫn có nhiều sợi trực tiếp kẹp vào các cọc

III-1 -2 Đấu nối trong

Các thiết bị điện trong trạm biến tần đã đưa ra các phương pháp đấu nối sau

Khi thực hiện thiết kế chế tạo, Công ty đã sử dụng khe hở giữa các phần tử dẫn

điện trần ở các cấp điện áp khác nhau được nêu trong bảng 7

Bảng6 - Khoảng cách rò và các khe hở

Khoảng cách rò nhỏ nhất Nhóm vật liệu

Điện áp làm việc

U

I II IIIa

Khe hở nhỏ nhất

B¶ng 7 - Kh¶ n¨ng chÞu x©m thùc cña vËt liÖu c¸ch ®iÖn

Nhãm vËt liÖu ChØ sè chÞu x©m thùc(CTI)

III-1-5 Phần tử xuyên sáng

- Phần tử xuyên sáng phải đ−ợc làm từ thuỷ tinh hữu cơ chịu đ−ợc lực va đập và chịu đ−ợc nhiệt độ cực đại của thiết bị khi làm việc Việc kiểm tra chất l−ợng phần tử xuyên sang đ−ợc thực hiện nh− sau:

Bảng 8 : Mức thử nghiệm va đập

Năng l−ợng tác đông, E

(jun)

Khối l−ợng,M ( kg)

Chiều cao,h ( m)

M5 5,5 5 17 19 10 11 M6 6,6 6 18 20 11 12 M8 9 8 22 25 15 16 M10 11 10 27 30 18 20 M12 14 12 31 35 20 22 M14 16 14 36 40 24 26 M16 18 16 40 44 26 28 M20 22 20 46 50 33 35 M24 26 24 57 61 40 42

Chú thích: Tránh dùng các bu lông và đai ốc cạnh chìm đầu có đường kính ren định mức

III-1- 7 - ống luồn cáp và dây dẫn

Khi thiết kế các ống luồn cáp và dây dẫn của trạm biến tần cần chú ý các cơ cấu này phải được cấu tạo và lắp ghép sao cho chúng không làm thay đổi tính chất cơ bản của dạng bảo vệ thiết bị điện mà chúng được nối Điều này được áp dụng với các đường kính cáp do nhà chế tạo quy định, phù hợp với với các ống luồn cáp đó

Chương III

Quy trình công nghệ chế tạo trạm biến tần

I- Thiết kế kỹ thuật thi công

Trên cơ sở yêu cầu phòng nổ – an toàn tia lửa của TCVN7070:2002 và điều kiện khai thác than hầm lò của Việt Nam, Công ty đã thiết kế trạm biến tần di động phòng nổ

đảm bảo được các yêu cầu sâu đây:

I- 1 Các tiêu chuẩn phòng nổ áp dung cho từng chi tiết của trạm biến tần

- Kích thươc các mối ghép phòng nổ: Thoả mãn yêu cầu về kích thước của các cơ cấu bắt chặt đặc biệt theo TCVN 7079-0: 2002- 6.2

- Các cơ cấu bắt chặt đặc biệt, cơ cấu liên động, làm kín nổ thoả mãn yêu cầu theo TCVN 7079-0: 2002: Thiết bị dùng trong hầm lò- Yêu cầu chung

- Cơ cấu bắt chặt: Thoả mãn yêu cầu về áp lực nổ chuẩn theo TCVN 7079-1: 2002-6.2

- Tính lan truyền sự cháy từ trong thiết bị ra ngoài Thoả mãn yêu cầu theo TCVN 7079-0: 2002: Thiết bị dùng trong hầm lò

- Sốc nhiệt của vật liệu, thiết bị Thoả mãn yêu cầu theo TCVN 7079-0: 2002: Thiết bị dùng trong hầm lò- Yêu cầu chung:Thử sốc nhiệt

- Tính hút ẩm của các vật liệu điền đầy: Thoả mãn yêu cầu về áp lực nổ chuẩn theo TCVN 7079-1: 2002-4.2

- Xác định chỉ số CTI của vật liệu cách điện: Thoả mãn yêu cầu về áp lực nổ chuẩn theo TCVN 7079-0: 2002-8.8

- Cách điện và độ bền cách điện: Thoả mãn yêu cầu về áp lực nổ chuẩn theo TCVN 7079-1: 2002-6.2

- Độ kẹp chắt cáp của vòng kẹp cáp trong ống chuẩn Thoả mãn yêu cầu theo TCVN 7079-0: 2002: Thiết bị dùng trong hầm lò- Yêu cầu chung- Ông luồn cáp và dây dẫn

- Mô men xuắn của các cọc đấu dây Thoả mãn yêu cầu theo TCVN 7079-0: 2002: Thiết bị dùng trong hầm lò- Yêu cầu chung- Thử mô men xoắn cho các cọc đấu dây và

đầu cốt

II- 2: Chịu va đâp

Trạm biến tần được chế tạo chịu được lực va đập của đất, đá, và các xung lực khác; kích thước gọn, nhẹ phù hợp vơi không gian trong khai thác than hầm lò và chống

được sự ăn mòn trong môi trường nước có nhiều a xít

II- 3: Tháo lắp và di chuyển dễ dàng

III- Thẩm định thiết kế

IV- Các thông số kỹ thuật chủ yếu của trạm biến tần

Khả năng quá tải 120% dòng danh định trong 1 phút, 150% dòng

danh định trong 1 giây, Kiểu trạm biến tần Mã hiệu trạm biến tần phòng nổ TBTHDP-55

Sử dụng biến tần 75kW Mã hiệu PV-75 - Hẵng sản xuất :EMERSON

Mô men khởi động 180 % mô men danh định ở mức 0.50 Hz

Độ chính xác ổn định của

tốc độ ≤ ± 0.5% tốc độ đồng bộ danh định

Cài đặt Digital: Tấn số cao nhất >< 0.01%

Độ chính xác của tần số

Cài đặt Digital: Tấn số cao nhất >< 0.02%

Giải pháp đặt tần số Cài đặt Digital: 0.01 Hz Analog: Tần số cao nhất >

< 0.1 % Tăng mô men Tăng tự động, tăng bằng tay 0.1% ~ 30 %

Biểu đồ V/F 4 kiểu: Biểu đồ tuyến V/F và 3 biểu đồ cột V/F

Hệ thống điều khiển PI Có thể dễ dàng đặt hệ thống đóng mạch

hành Thông qua bàn phím, tiếp điểm, cổng

Phương pháp đặt tần số Lựa chọn kiểu cài đặt: Digital; Analog điện

áp/dòng, đặt bằng cổng Tiếp điểm ra xung Tín hiệu ra xung 0~50 kHz

Có khả năng hiển thị tần số cài đặt, tần số ra, điện

áp ra và dòng điện khi vận hành, tần số đặt tại kiểu stop Có thể thay đổi nóng

Bàn phím LCD (tuỳ chọn) Tiếng Anh, có khả năng copy thông số và khoá

phím Có thể thay đổi nóng

Chức năng bảo về Lỗi pha; quá/thấp dòng; bảo vệ quá/thấp điện áp;

quá nhiệt và quá tải

Các linh kiện tuỳ chọn Bàn phím LCD, cảm biến phanh, cáp bàn phím từ

xa, card cổng DP Môi trường làm việc Trong các mỏ hầm lò có khí và bụi nổ

Độ cao làm việc Dưới 1000 m Nhiệt độ môi trường -100 C ~ +40 0 C

Độ ẩm Dưới 95% RH, không có đọng sương

Độ rung Dưới 5.9/s2 (0.6g) Nhiệt độ lưu kho - 400C ~ + 700C Cấp bảo vệ IP54

Vỏ

Làm mát Làm mát bằng quạt bên trong vỏ và đối lưu không

khí bên ngoài

V : Quy trình công nghệ chế tao Trạm biến tần di động phòng nổ

V-1: Chế tạo thân tủ (ngăn đặt máy biến tần):

V-1-1: Chế tạo các chi tiết

- Làm đồ gá và chế tạo bích cửa trước bằng thép tấm dày 10 mm kết cấu hàn (bản

vẽ AP - 610066)

- Làm đồ gá và chế tạo cửa trên bằng thép tấm dày 5 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 610067)

- Chế tạo thanh giằng bằng thép tấm dày L50x50x5 mm (bản vẽ AP - 610068)

- Chế tạo gân tăng cứng vách trên bằng thép tấm dày U100x46x7,6x4,5 mm (bản

vẽ AP - 610069)

- Làm đồ gá và chế tạo vấu lắp thanh đỡ trạm biến tần bằng thép tấm dày 6 mm kết cấu hàn (bản vẽ AP - 610072)

- Chế tạo tai cẩu bằng thép tấm dày 12 mm (bản vẽ AP – 610073)

- Chế tạo vấu lắp thanh trượt bằng thép L40x40x4 mm (bản vẽ AP - 610074)

- Làm bộ gá và chế tạo vấu lắp thanh trượt bằng thép tấm dày 16 mm (bản vẽ AP - 610075)

- Chế tạo gân cánh bằng thép U80x40x4,5x7,4 mm (bản vẽ AP - 610076)

- Chế tạo phanh chănh đầu cực bằng thép CT3 (bản vẽ AP - 610077)

- Chế tạo trục nút điều khiển bằng thép không rỉ (bản vẽ AP - 610078)

- Chế tạo đai ốc bằng thép CT3 (bản vẽ AP - 610079)

- Chế tạo bạc ren bằng đồng thau (bản vẽ AP - 610080)

- Chế tạo lò so nén bằng thép 60C2(TCVN1767-75) (bản vẽ AP - 610081)

- Chế tạo bích ép cửa xuyên sáng bằng thép tấm dày 10 mm (bản vẽ AP - 610082)

- Làm bộ gá và chế tạo thân cửa xuyên sáng bằng thép tấm dày 27 mm (bản vẽ AP

- 610083)