變頻調速技術在陽煤五礦小井選煤廠的應用

盧宏龍

（陽煤集團選煤部，山西 陽泉 045200）

變頻調速技術在陽煤五礦小井選煤廠的應用

盧宏龍

（陽煤集團選煤部，山西 陽泉 045200）

介紹了變頻器和變頻調速技術的原理特點，及其實際生產中的應用實例。結果表明，變頻器調速技術在選煤廠鼓風機、泵類、跳汰機、給料機等設備的應用，可取得節能效果，并使工藝環節更趨合理。

交流拖動；變頻器；變頻調速；選煤廠；節能

陽泉煤業集團五礦小井選煤廠是最早建成投產的，原先只采用原煤篩分的粗加工方式，后經技術改造、擴建洗煤樓，采用單一跳汰混合入洗工藝流程，設計年入洗量90萬t，再經增容技術改造后，現已達到年入洗量150萬t，主要生產洗中塊、洗小塊、洗3號篩選末煤等產品。小井選煤廠應用變頻調速技術對設備實施自動化改造，取得了一些經驗和經濟效益。

1 節能改造問題的提出

選煤廠的常用設備中，有很多設備的運行參數是應變化的，例如水泵、風機、跳汰機排料裝置、給煤機等，實際生產中常需調節其運行狀況。例如：選煤廠采用跳汰洗煤工藝時，需用鼓風機供給低壓風。對風量的控制，通常有兩種調節方式，一是通過改變鼓風機進風閥門、出風閥門的開啟度來調節風量；二是通過改變鼓風機電機轉速來調節風量。前者是以增加阻力犧牲能量為代價的流量調節，當流量減少時，電機的輸出功率并未隨之減少，這些電能主要被消耗在進、出口閥門上，從而加劇了閥門和管路的磨損。造成故障多，維修量大，致使選煤成本居高不下，影響了企業的經濟效益。從節能的觀點來看，采用變速調節控制風機的流量是科學而經濟的，特別是當電機功率較大時，節能效果更為顯著。

2 交流調速技術是節約能源的重要手段

選煤廠大量使用的風機、水泵、給料機、壓縮機等設備，都是采用交流電機拖動。交流調速技術是節約能源的重要手段，這是因為交流拖動負荷在總用電量中占有很大比重，對這類負荷實現節能，可以獲得可觀的節電效益；交流拖動本身存在著很大節電潛力。許多交流拖動的裝置中，交流電機及其所拖動的機械往往留有富余容量，而且也不總是在最大負荷下運行，即有通常所說的“大馬拉小車”現象。根據選煤廠設備的實際運行狀況，使用變速調節的節能率在30%以上，設備壽命可增加40%以上。

交流電動機有同步電動機和異步電動機兩大類。同步電動機的調速靠改變供電電壓的頻率改變其同步轉速。異步電動機的變速調節方法很多，常見的有：降電壓調速；電磁轉差離合器調速；繞線轉子異步電動機轉子串電阻調速；繞線轉子異步電動機串級調速；變頻調速。

隨著變頻器技術的日益成熟，變頻調速技術在選煤廠自動化改造中得到了越來越廣泛的應用。選煤廠眾多設備采用變頻調速控制，都可收到節能效果。

3 變頻調速技術的原理及特點

3.1 變頻器的基本原理及功能

變頻調速系統中的變頻器一般分為：交—交變頻器與交—直—交變頻器兩種。

交—直—交變頻器應用較廣，它是利用電力半導體器件的通斷作用來實現交、直流電的轉換。先是交流電通過整流橋變成直流電，然后直流電再通過可控晶閘管逆變成頻率可以控制的交流電。交—直—交變頻器主要有整流器、中間電路、逆變器、控制電路組成。

1）整流器與單相或三相交流電源相連接，產生脈動的支流電壓。整流電路將交流電變換成直流電（交—直變換）；2）直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波。根據濾波環節采用元件的不同，可分為電壓型和電流型兩種。電壓型交—直—交變頻器在直流側并聯大電容以緩沖無功功率；而電流型交—直—交變頻器是在直流回路中串以大電感以吸收無功功率。其作用是使脈動的支流電壓變得穩定平滑，供逆變器使用。3）逆變器將穩定的直流電壓逆變成既可調壓又可調頻的三相交流電源，實現調節電機轉速的目的（直—交變換）。4）控制電路完成對主電路的控制。它將信號傳給整流器、中間電路、逆變器，同時接受來自這些部分的信號。

3.2 變頻調速技術的原理及特點

由于異步電動機的同步轉速與電源頻率成正比，所以可以通過不同頻率的電壓和電流來改變交流電機的轉速，從而達到調節設備運轉狀態的目的，這就是所謂的變頻調速，它是異步電機較為理想的調速方法。

變頻調速具有如下特點：一是機械性能好，啟動轉矩大，啟動電流小。可實現軟啟動，而且運行平穩，可以大大減少大功率電動機啟動時對交流電網的沖擊。二是調速范圍廣，可實現平滑無級調速，頻率變化范圍大，能廣泛適應生產環節的需要。三是節能效果顯著，理論上的節能可達30%以上。四是變頻器安裝容易、調試方便、操作簡單；可以減少調整工作量和減少操作人員，提高工作效率。

4 變頻調速技術在陽煤五礦小井選煤廠的應用實例

變頻調速技術主要用于各種水泵、跳汰機、給煤機等交流電機拖動的設備，不但獲得了良好的節能效果，而且改善了生產工藝環節，實現了生產能力的更優匹配。

4.1 節能效果明顯——在循環泵和鼓風機上的應用

陽煤五礦小井選煤廠使用循環泵兩臺，采用90 kW電機拖動，配套進水、出水閥門各一個，主要供跳汰機洗煤用水。在實際洗煤生產中，由于入洗原煤的煤質變化、入洗量大小的變化等因素影響，供水量需要經常調節。

改造前，調節水量主要是靠頻繁開、閉進出水閥門來實現，工人勞動強度大，維修量大，調節效果也不理想。改造后，采用變頻調速技術，通過改變電動機的轉速來調節水量，不但節約大量電能，節能效果明顯，而且大大減少了閥門和管路的磨損，節支降耗顯著，洗煤成本相應降低。

同理，采用變頻調速技術調節鼓風機的風量，也取得了明顯效果。該廠鼓風機為110 kW電機拖動，功率較大，減少了大電機啟動時對電網的沖擊。

4.2 改善工藝環節——在給料機中的應用

小井選煤廠給跳汰機供煤的給料機為電振給煤機。供煤量大時，易造成跳汰機床層不穩定，影響洗煤質量，在煤質較差時甚至出現“跑煤”現象，造成資源浪費；供煤量小時，不能滿足跳汰機能力要求，生產效率低下。因此，電振給煤機的給煤量如何保持合理、適中，是跳汰洗煤生產中的一個較難解決的工藝問題。采用變頻調速技術后，利用變頻器和相應傳感器的配合使用，可圓滿地解決這一問題。通過傳感器的不斷變化的輸入值，同步修訂變頻器的設定值，改變變頻頻率輸出，從而改變電振電機轉速，即改變給料機箱體震動頻率，達到調整給料量的目的。

4.3 產品質量提高在跳汰機排料系統中的應用

選煤廠跳汰機是“心臟”設備，對產品質量好壞起至關重要的作用。跳汰機分為矸石段、中煤段兩部分，各有配套的排料電機。跳汰機生產時，需要根據床層厚度及時調整排料速度。采用PLC和變頻器對跳汰機兩段排料實施微機控制，不僅功能齊全，操作方便，而且整個控制系統工作可靠。其控制方式為：床層厚度采用耐磨球形浮漂及傳感器來反映，其測量值送入PLC與設定值進行比較，以此信號作為變頻器調頻信號，來控制電機轉速，從而實現自動調整排料速度的目的。這樣，排料系統工作可靠，床層厚度就更加穩定，分選密度相應保持穩定，也就保證了洗選效率，提高了產品質量。

5 結束語

陽煤五礦小井選煤廠技術改造中，大量采用了變頻調速技術后，取得顯著效果，系統維護費用、電費等大大降低，噸煤成本較改造前下降了0.9元左右，年節約成本100多萬元。實踐證明，變頻調速技術在選煤生產中的應用是十分成功的，尤其與PLC程序結合組成閉環調速控制系統，使工藝設備運行方式更趨合理，自動化程度更趨提高。

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[3]周謨仁.流體力學風機水泵調速節能手冊[M].北京：機械工業出版社，1993.

Abstract:The article introduces the principle of converter and frequency conversion speed adjustment technology and its practice.The result shows that the application in blowers,pumps,jigs and feeders of coal preparing plant can improve the energy saving and make the processing more reasonable.

Key words:AC driving;converter;frequency conversion speed adjustment;coal preparing plant;energy saving

編輯：徐樹文

Application of Frequency Conversion Speed Adjustment Technology in Xiaojin Coal Preparing Plant of No.5 Mine,Yangquan Coal Group

LU Hong-long

(Coal Preparing Department of Yangquan Coal Group,Yangquan Shanxi 045200,China)

TD614

A

1672-5050（2010）09-0064-03

2010-06-17

盧宏龍（1970—），男，山西平定人，本科，工程師，，從事機電管理工作。