高壓變頻器在鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用研究

張欣

摘 要：近年來(lái)，變頻技術(shù)在我們?cè)S多工業(yè)領(lǐng)域都飛速發(fā)展，與傳統(tǒng)的設(shè)備相比，它的控制精度高，調(diào)速范圍廣，啟動(dòng)制動(dòng)性能優(yōu)良、可靠性高且環(huán)保節(jié)能。為了滿足生產(chǎn)的需要，我單位對(duì)帶式運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行了全面升級(jí)改造。把高壓變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到了鋼絲繩芯帶式運(yùn)輸機(jī)中，減輕了運(yùn)輸負(fù)擔(dān)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；斜井帶式輸送機(jī)；電控系統(tǒng)；應(yīng)用研究

一、工業(yè)概況

平煤股份八礦主斜井位于新副井東側(cè)，平均坡度為15°，斜長(zhǎng)2850米由西向東延伸，主斜井鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)采用線摩擦驅(qū)動(dòng)高壓變頻調(diào)速技術(shù)，擔(dān)負(fù)己五采區(qū)的原煤運(yùn)輸任務(wù)，其設(shè)備型號(hào)為：DTL120/50Z2X800+3X800，帶速4m/s，運(yùn)量800t/h。電機(jī)型號(hào)為：YBBBP-4504-4，功率為800kw，電壓等級(jí)6000V。主機(jī)運(yùn)距2924米，用3x800kw電機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩用一備，子機(jī)運(yùn)距500米，用2x800kw電機(jī)驅(qū)動(dòng)。子機(jī)膠帶機(jī)位于主機(jī)1300米處，子機(jī)上層膠帶拖住主機(jī)上層膠帶摩擦運(yùn)行。考慮到主斜井運(yùn)距長(zhǎng)、運(yùn)量大，為了滿足高效、快速、平穩(wěn)的運(yùn)行，減輕對(duì)機(jī)械和電網(wǎng)的沖擊，故采用HIVERT高壓變頻器調(diào)速技術(shù)來(lái)滿足各種運(yùn)行需求。

二、工作原理

HIVERT系列高壓變頻器為交-直一交電壓源型變頻器，應(yīng)用成熟的低壓變頻技術(shù)，采用先進(jìn)的單元串聯(lián)疊波結(jié)構(gòu)、空間矢量控制的正弦波PWM方式。每相由5個(gè)功率單元串聯(lián)。高壓6kV電源直接輸入到隔離變壓器高壓側(cè)，變壓器二次側(cè)經(jīng)過(guò)降壓移相后輸出三相690V電壓，分別給各功率單元供電。功率單元經(jīng)三相全橋整流一直流濾波一單相逆變輸出三個(gè)環(huán)節(jié)，然后每相各單元串聯(lián)，三相丫聯(lián)結(jié)直接輸出高壓6kV驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。每個(gè)功率單元還設(shè)有單元旁路裝置，以便功率單元故障時(shí)不影響旁路故障單元，確保帶式輸送機(jī)運(yùn)行的連續(xù)性。

三、高壓變頻器的特點(diǎn)

HIVERT系列高壓變頻器采用先進(jìn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)控制，內(nèi)置PLC。效率高，額定工況下，系統(tǒng)總效率高達(dá)96%以上，功率單元模塊化，可以互換，維護(hù)簡(jiǎn)單，輸入電壓可調(diào)。功率單元采用光釬通訊控制，完全電氣隔離，變頻器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行。具有本地、遠(yuǎn)程、上位三種控制方式。有全面的故障檢測(cè)電路、及時(shí)的故障報(bào)警保護(hù)和準(zhǔn)確的故障記錄保存。輸入、輸出諧波含量低，輸入功率因數(shù)高。功率單元工作電源為高壓開(kāi)關(guān)電源，避免了瞬時(shí)停電對(duì)單元的影響，瞬時(shí)停電具有自啟保護(hù)功能。人機(jī)界面中、英文兩種語(yǔ)言可選，操作容易，功能強(qiáng)大。具有過(guò)電壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、欠電壓保護(hù)、器件過(guò)熱保護(hù)、瞬時(shí)斷電保護(hù)、電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)載和過(guò)電流保護(hù)、限流、電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。

四、運(yùn)行現(xiàn)狀及應(yīng)用效果

平煤股份八礦主斜井通過(guò)采用HIVERT高壓變頻控制系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)控制鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)的啟停，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流小，減少對(duì)電機(jī)絕緣層的沖擊，增加了鋼繩芯膠帶和電機(jī)的使用壽命。運(yùn)行模式采用主從模式，頻率給定實(shí)現(xiàn)可調(diào)，調(diào)速范圍廣，實(shí)現(xiàn)空載或輕載時(shí)低速啟動(dòng)運(yùn)行，重載時(shí)高速運(yùn)行，減少了過(guò)電壓的故障。其電流控制在30A～55A的范圍之內(nèi)，大大降低了能耗，不僅使膠帶運(yùn)輸機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，也滿足長(zhǎng)距離、大運(yùn)量鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)的運(yùn)行需求。運(yùn)行以來(lái)，提高了工作效率，保證了安全生產(chǎn)，降低了事故發(fā)生率，節(jié)約能耗，取得了顯著地經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。高壓變頻器驅(qū)動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)與傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比較具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)：（1）提高了工作效率。通過(guò)采用高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，提高了電機(jī)的功率因數(shù)，根據(jù)輸送帶的運(yùn)煤量自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，使運(yùn)行效率得到了提高，能夠使其工作在最佳的輸送狀態(tài)，提高了運(yùn)行效率。（2）節(jié)能效果顯著。使用HIVERT系列高壓變頻器對(duì)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速后，把變頻器輸出頻率設(shè)為

20～40Hz，就可以使輸送帶運(yùn)行速度與井下煤倉(cāng)下煤量相匹配，同時(shí)降低了運(yùn)行電壓和電流.減小電能消耗。變頻調(diào)速運(yùn)行比直接工頻運(yùn)行可節(jié)約電能10%～15%。（3）節(jié)省維修費(fèi)用。采用HIVERT系列高壓變頻器，設(shè)備自使用以來(lái)，一直穩(wěn)定運(yùn)行，除正常清潔維護(hù)外，沒(méi)有發(fā)生停產(chǎn)檢修故障，這無(wú)疑節(jié)約了維修成本又保證了生產(chǎn)。（4）有效減少人力資源。采用HIVERT系列高壓變頻器運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)單方便，每班只需1名司機(jī)操作即可，節(jié)約人力資源，提高生產(chǎn)效率。

五、小結(jié)

平煤股份八礦主斜井通過(guò)采用HIVERT高壓變頻調(diào)速技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，設(shè)備的磨損情況有所改善，減少維修量，節(jié)約維修費(fèi)用，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。與傳統(tǒng)的設(shè)備相比，保護(hù)功能更強(qiáng)，可以更好地過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱，具有多項(xiàng)保護(hù)功能。實(shí)踐證明，將高壓變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到帶式輸送機(jī)上，節(jié)能效果更顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1] HIVERT高壓變頻器在新疆焦煤集團(tuán)帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用

[2] 張利軍，孫瑞平.超大功率高壓變頻器的應(yīng)用研究[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2011（02）.