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解決方案

SOLUTION

 

 

 

變頻器在煤礦皮帶機(jī)上的應(yīng)用 

 

       在煤礦正常生產(chǎn)中,電能消耗很大,電費(fèi)在運(yùn)行成本中占很大的比重。其中通風(fēng)、提升、排水、壓氣、運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備的電能消耗占2/3以上,有很大一部分電能被白白浪費(fèi)掉。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)電氣設(shè)備都留有裕量,但是在實(shí)際運(yùn)行中很少能達(dá)到固定的負(fù)荷。此外,為了在固定的工況點(diǎn)運(yùn)行,采用固定的調(diào)節(jié)措施來維持正常運(yùn)行,例如串電阻調(diào)節(jié)電流等,很大部分電能就被調(diào)節(jié)器浪費(fèi)掉。煤礦運(yùn)輸設(shè)備是煤礦正常生產(chǎn)的前提,而運(yùn)輸設(shè)備的核心是皮帶機(jī)。由于煤的密度的不均勻性,使皮帶機(jī)上的負(fù)荷也不均勻。若長時(shí)間處在欠載狀態(tài)導(dǎo)致無功功率增加,則會(huì)導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重,產(chǎn)生較大的諧波,影響其他電器設(shè)備的運(yùn)行。由于傳統(tǒng)的皮帶機(jī)電機(jī)在調(diào)速時(shí)多采用串電阻調(diào)速,導(dǎo)致在電阻上損耗了大部分電能,而且還不能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速,所以在現(xiàn)代化礦井中進(jìn)行了改造,通過變頻器實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制,這也有利于自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。


                                                                                                                                                       三電平電路原理圖


        變頻器具有很多作用,把它應(yīng)用于煤礦皮帶機(jī)上,不僅可使皮帶機(jī)更易操控,而且有助于皮帶機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,符合煤礦皮帶機(jī)的現(xiàn)代化發(fā)展要求。為使變頻器在煤礦皮帶機(jī)上得到更好的推廣與應(yīng)用,文章將圍繞該方面展開分析,希望能夠給相關(guān)人士提供重要的參考價(jià)值。


        一、變頻器內(nèi)容分析
        技術(shù)的發(fā)明與進(jìn)步,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)控制,當(dāng)前,變頻器的使用較普遍,在煤炭生產(chǎn)中也已經(jīng)使用了性能更加穩(wěn)定的變頻器,變頻器主要是通過對微電子技術(shù)和變頻技術(shù)的整合,合理調(diào)節(jié)電機(jī)工作電源頻率,使交流電動(dòng)機(jī)電力得到有效控制的新型應(yīng)用設(shè)備,以此全面調(diào)節(jié)作業(yè)速度,控制作業(yè)流程,使煤炭產(chǎn)量更加穩(wěn)定。變頻器的工作原理并不復(fù)雜,主要是增加了調(diào)節(jié)功能,其部件構(gòu)成主要是整流、濾波、逆變、驅(qū)動(dòng)部件、制動(dòng)部件、檢測部件及微處理部件等,不同的部件有不同的功能作用,滿足變頻需要。其工作原理主要是通過改變電源頻率大小,科學(xué)有效調(diào)節(jié)電源電壓,使電壓更能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要,為實(shí)際操作提供更加穩(wěn)定安全的電源電壓,對電源做好自動(dòng)監(jiān)測,對過載、過流,過壓,過熱進(jìn)行良好保護(hù),體現(xiàn)保護(hù)功能,最終實(shí)現(xiàn)調(diào)速和節(jié)能的根本目標(biāo)。變頻器有多種形式,根據(jù)直流電源性質(zhì)一般有電流型變頻器和電壓型變頻器兩種,兩種變頻器的功能不一致,需要根據(jù)實(shí)際情況選擇使用,發(fā)揮變頻器主體功能。電流型變頻器能夠有效保證電流穩(wěn)定,通過中間直流環(huán)節(jié)做到設(shè)備儲(chǔ)能,時(shí)刻調(diào)節(jié)電壓大小,有效扼制電流起伏變化,使電壓數(shù)值更加接近正弦波,這種變頻器主要是在負(fù)載電流變化大的工作場所選用,能夠發(fā)揮其最大功效;電壓型變頻器在中間直流環(huán)節(jié)使用大電容作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié),使負(fù)載無功功率得到有效的緩解,使通過的電壓更加穩(wěn)定,確保傳輸設(shè)備安全,這種變頻在負(fù)載電壓變化較大的場所應(yīng)用較多,能夠發(fā)揮其最大功效,確保設(shè)備運(yùn)行安全。

        二、變頻器的主要作用
      (一)軟起動(dòng)和軟停車
        利用變頻器對皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng),可以通過電機(jī)的慢速啟動(dòng),帶動(dòng)皮帶機(jī)緩慢啟動(dòng),將皮帶內(nèi)部存儲(chǔ)的能量慢慢釋放,使皮帶機(jī)啟動(dòng)過程中形成的張力很小,對皮帶幾乎不造成危害;停車時(shí)的減速度任意可調(diào),這樣可將皮帶機(jī)停車時(shí)產(chǎn)生的沖擊減少至最小。
     (二)降低帶強(qiáng)
       采用變頻器驅(qū)動(dòng)后,由于變頻器的啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)皮帶機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間延長,大大降低了對皮帶帶強(qiáng)的要求。
     (三)功率平衡
        煤礦皮帶機(jī)系統(tǒng)多為雙滾筒驅(qū)動(dòng)或多滾筒驅(qū)動(dòng),一般是采用一拖一控制,當(dāng)采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí),采用主從控制,實(shí)現(xiàn)功率平衡,保證電機(jī)同步性能。
      (四)降低設(shè)備的維護(hù)量
        變頻器是一種電子器件的集成,它將機(jī)械設(shè)備的壽命轉(zhuǎn)化為電子的壽命,降低了設(shè)備的維護(hù)量。在實(shí)際應(yīng)用過程中,由于降低了起動(dòng)沖擊,皮帶機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)備損耗也隨之降低,減少了皮帶機(jī)機(jī)械部分的檢修量,尤其是托輥及滾筒的壽命成幾倍地延長。
      (五)節(jié)能
        通常情況下,煤礦用電機(jī)設(shè)計(jì)裕量大,大部分時(shí)間不能滿載運(yùn)行,當(dāng)輕載或者空載時(shí),常常造成不必要的電能損失。采用變頻器驅(qū)動(dòng)后,變頻器可以根據(jù)負(fù)載輕重自動(dòng)調(diào)節(jié)皮帶速度。而且采用變頻器驅(qū)動(dòng)后,電機(jī)與減速器之間是直接硬聯(lián)系,減少了液力禍合器環(huán)節(jié),傳遞效率得到了很大的提高。此外,由于煤礦通常離變電站距離較遠(yuǎn),不同時(shí)段電壓波動(dòng)較大,利用變頻器的自動(dòng)穩(wěn)壓功能,可以達(dá)到節(jié)能的效果。


        三、變頻器在煤礦皮帶機(jī)上的應(yīng)用方案

       

       (一)系統(tǒng)應(yīng)用
         系統(tǒng)應(yīng)用效果體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是能夠減少能源消耗。對于一些生產(chǎn)區(qū)段煤炭數(shù)量少的情況,其整體傳輸數(shù)量不大,那么,就可以根據(jù)煤炭傳送數(shù)量對速度進(jìn)行調(diào)節(jié),使數(shù)量與速度相符,既節(jié)省了成本,同時(shí)也減少了消耗,降低了皮帶機(jī)運(yùn)行磨損率;二是提高生產(chǎn)能力。針對大量煤炭生產(chǎn),需要提高傳送速度才能保證任務(wù)完成,此時(shí),需要通過速度調(diào)節(jié),全面發(fā)揮皮帶機(jī)運(yùn)輸能力,確保煤炭輸送量處于滿負(fù)荷狀態(tài),通過全速運(yùn)行進(jìn)一步提高皮帶機(jī)速度,保證了煤炭生產(chǎn)任務(wù)如期完成。


       

      (二)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        高壓變頻器全面在煤礦皮帶機(jī)上的應(yīng)用,大大改變了傳統(tǒng)生產(chǎn)方式,其系統(tǒng)更新與改良后明顯優(yōu)于現(xiàn)有運(yùn)行模式。為了進(jìn)一步減少改良成本,需要合理計(jì)算與設(shè)計(jì),確保在充分發(fā)揮高壓變頻器的基礎(chǔ)上,達(dá)到節(jié)省投入的目的,所以說,進(jìn)行應(yīng)用與改造方案設(shè)計(jì),其基本原則是堅(jiān)持成本節(jié)約,充分保證發(fā)揮原有功能基礎(chǔ)上,避免出現(xiàn)影響皮帶機(jī)電氣性能、運(yùn)輸能力的問題,設(shè)計(jì)安裝時(shí),要根據(jù)生產(chǎn)能力解決好技術(shù)問題,對現(xiàn)場調(diào)研是重點(diǎn),需要綜合考慮煤礦現(xiàn)場工況、變頻器性能、工作運(yùn)轉(zhuǎn)水平等實(shí)際條件做好現(xiàn)場改良。運(yùn)行方式可以根據(jù)生產(chǎn)量做出正確的選擇,可以是“雙驅(qū)”或“多驅(qū)”的設(shè)計(jì),不同的生產(chǎn)總量與性能和模式有直接關(guān)聯(lián)。“雙驅(qū)”就是兩臺(tái)變頻器,一主一從,從機(jī)跟隨主機(jī),確保電機(jī)在原有基礎(chǔ)上改良生產(chǎn)狀況;“多驅(qū)”主要是指多臺(tái)變頻器,一主多從,從機(jī)跟隨主機(jī),實(shí)現(xiàn)功率平衡,提高原有運(yùn)行功率。為了保證自由調(diào)節(jié),可以根據(jù)現(xiàn)場工況,主從之間可通過電控箱PLC實(shí)現(xiàn)自由切換,通過科學(xué)有效的變頻調(diào)節(jié),達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)傳輸?shù)母灸繕?biāo),充分降低生產(chǎn)能耗。


      (三)系統(tǒng)功能
        整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率較高,其功能強(qiáng)大,主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面。一是能真正實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)軟啟動(dòng)。全面的應(yīng)用高壓變頻器,能夠大大改良現(xiàn)有煤礦皮帶機(jī)功能,在皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí),高壓變頻器可以實(shí)現(xiàn)變頻控制,確保電機(jī)低頻大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng),使皮帶機(jī)控制系統(tǒng)能夠達(dá)到軟啟動(dòng)的目的,有效解決了啟動(dòng)問題并延長了電機(jī)壽命。二是能實(shí)現(xiàn)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡輸出。通常指的是“一拖二”運(yùn)行模式,通過對兩個(gè)電機(jī)的有效控制,使兩臺(tái)電機(jī)電流、功率、力矩達(dá)到相同的數(shù)值,形成均衡的功率輸出。三是能降低皮帶機(jī)帶強(qiáng)。變頻器啟動(dòng)能在1s~999s內(nèi)隨意調(diào)節(jié),實(shí)際作業(yè)時(shí)多設(shè)置在30s~200s范圍內(nèi),能夠降低皮帶機(jī)在啟動(dòng)過程中對整個(gè)機(jī)械設(shè)備的沖擊,降低故障率和維護(hù)量,減少皮帶機(jī)帶強(qiáng),更好地維護(hù)設(shè)備,降低皮帶機(jī)全年的維護(hù)量。四是能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。根據(jù)煤倉煤量對變頻器輸出頻率調(diào)節(jié),避免電動(dòng)機(jī)功率浪費(fèi)。

 

 

 

現(xiàn)場調(diào)試參數(shù)表:

序號

參數(shù)

主機(jī)

從機(jī)1

從機(jī)2

從機(jī)3

備注

1

F0-02

4

2

2

2

逆變側(cè)

2

F0-03

12

10

10

10

逆變側(cè)

3

F4-29

5

5

5

5

逆變側(cè)

4

A0-01

1

2

3

4

逆變側(cè)

5

A0-04

0

1

1

1

逆變側(cè)

6

A0-06

1

0

0

0

逆變側(cè)

7

A0-09

1

1

1

1

逆變側(cè)

8

A0-11

4

4

4

4

逆變側(cè)

9

P0-02

2

2

2

2

整流側(cè)

10

P8-02

2

2

2

2

整流側(cè)

       

 

        某煤礦北四盤區(qū)是下運(yùn)皮帶,使用的是三行公司1000KW四象限變頻器,三用一備共四驅(qū),現(xiàn)場通過CAN通訊進(jìn)行一主二從控制,實(shí)現(xiàn)主從功率平衡,從調(diào)試完成后,北四盤區(qū)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,大大提高了生產(chǎn)效率。

 

結(jié)論:
         簡而言之,變頻器在煤礦皮帶機(jī)上的應(yīng)用,使皮帶機(jī)功率顯著提升,節(jié)能效果明顯,皮帶機(jī)整體運(yùn)行的可靠性、安全性大幅提升,在國家大力提倡節(jié)能減排、倡導(dǎo)綠色生產(chǎn)的今天,皮帶機(jī)電控系統(tǒng)技改對社會(huì)發(fā)展有著良好的促進(jìn)意義