變頻器在煤礦皮帶機上的應(yīng)用

崔志強　張致至　初靜　葛彬

摘 要：經(jīng)濟高速發(fā)展離不開能源供應(yīng)，當(dāng)前，我國能源依然是以煤炭為主，但傳統(tǒng)的挖掘作業(yè)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化建設(shè)需求，只有不斷提高作業(yè)效率，才能更好地服務(wù)經(jīng)濟、服務(wù)社會。在煤炭生產(chǎn)過程中，機械應(yīng)用越來越廣泛，大大提升了煤炭生產(chǎn)效率。高壓變頻器能夠全面提高煤礦皮帶機無級平滑調(diào)速，同時也能夠從根本上節(jié)省皮帶機磨損，確保煤炭生產(chǎn)企業(yè)成本管理更加科學(xué)。文章主要通過對煤礦皮帶機控制要求進行分析，進一步提出了在實際煤炭生產(chǎn)中高壓變頻器應(yīng)用最新方案，以此，實現(xiàn)對電機速度的調(diào)節(jié)，確保靈活、高效、安全，降低煤礦皮帶機能耗。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；煤礦皮帶機；調(diào)速；節(jié)能

中圖分類號：TM921.51 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）04-0133-02

Abstract： The rapid development of economy can not do without energy supply. At present， coal is still the main source of energy in our country， but the traditional mining operation can not meet the needs of modernization construction， only to continuously improve the efficiency of the operation， in order to better serve the economy and society. In the process of coal production， machinery is used more and more widely， which greatly improves the efficiency of coal production. High voltage frequency converter can improve the stepless and smooth speed regulation of coal belt machine in an all-round way； at the same time， it can save the wear of belt machine fundamentally， and ensure the cost management of coal production enterprise to be more scientific. Through the analysis of the control requirements of the belt belt machine in coal mine， the paper further puts forward the latest scheme of application of the high voltage frequency converter in the actual coal production， so as to realize the regulation of the speed of the motor， ensure flexibility， efficiency as well as safety， and reduce energy consumption of coal belt machines.

Keywords： high voltage converter； coal belt machine； speed regulation； energy saving

引言

只有不斷提高煤炭生產(chǎn)效率，才能實現(xiàn)良好的經(jīng)濟收益，為企業(yè)后續(xù)發(fā)展提供良好保障。當(dāng)前，煤炭生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的是皮帶機，通過高效傳輸確保煤礦生產(chǎn)速度與質(zhì)量，在煤炭生產(chǎn)中，會有許多的煤礦斜井，為了確保煤炭提升，需要使用高效的傳輸設(shè)備進行傳輸與提升，那么皮帶傳輸方式則有效解決了這個環(huán)節(jié)，滿足了煤炭生產(chǎn)基本需求，煤炭企業(yè)生產(chǎn)能力好壞體現(xiàn)在技術(shù)應(yīng)用上，而生產(chǎn)能力又與企業(yè)利潤直接關(guān)聯(lián)，只有全面提高生產(chǎn)能力，保證生產(chǎn)安全，才能生產(chǎn)出大量的原煤，保證市場總需求。煤礦生產(chǎn)數(shù)量和效益好壞受皮帶機運輸能力和運輸效率的影響較大，只有全面做好傳輸管理與控制，才能提高總量，實現(xiàn)企業(yè)利潤價值。煤礦生產(chǎn)依然較為傳統(tǒng)，特別是在皮帶傳輸方面，還沒有突破性進展與改良，影響了煤炭的生產(chǎn)速度與效率，當(dāng)前，我國傳輸過程中依然使用的是串級調(diào)速模式，這種生產(chǎn)模式較為傳統(tǒng)，只能滿足于一般的基本調(diào)速要求，確保煤炭能夠傳送，可在實際操作中，由于操作不當(dāng)、設(shè)備原因等往往會出現(xiàn)生產(chǎn)安全事故，其可靠性不高、運行時間長、能耗水平高、功率不足等缺點顯現(xiàn)出來，達不到整體生產(chǎn)設(shè)計要求。只有全面創(chuàng)新研發(fā)節(jié)能減排、綠色環(huán)保的皮帶機控制系統(tǒng)，才能全面發(fā)揮皮帶機的優(yōu)越性，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。隨著技術(shù)不斷進步，先進技術(shù)得到良好推廣，自動控制技術(shù)、高壓變頻控制技術(shù)也在實際中得到廣泛使用，全面提升了煤炭生產(chǎn)效率，通過技術(shù)的完善，目前，已經(jīng)進入成熟期，在各大煤炭生產(chǎn)單位實現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用，可以說，隨著經(jīng)驗的增加、技術(shù)的完善，自動控制技術(shù)、高壓變頻控制技術(shù)將會是未來煤礦生產(chǎn)中不少重要設(shè)備，更是提升皮帶機工作效能的必然選擇。高壓變頻器工作原理并不復(fù)雜，通過良好應(yīng)用，不僅能實現(xiàn)煤礦皮帶機無級平滑調(diào)速，更能夠從根本上提高皮帶機運行效率，節(jié)省傳輸成本，減少能源消耗，體現(xiàn)更加優(yōu)越的經(jīng)濟性。

1 變頻器概述

技術(shù)的發(fā)明與進步，實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動控制，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)電機工作電源頻率，使交流電動機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)成主要是濾波、整流、再整流、驅(qū)動部件、制動部件、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，使電壓更能滿足實際生產(chǎn)需要，為實際操作提供更加穩(wěn)定安全的電源電壓，對電源做好自動監(jiān)測，對過載、過流進行良好保護，體現(xiàn)保護功能， 最終實現(xiàn)調(diào)速和節(jié)能的根本目標(biāo)。endprint

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)備儲能，時刻調(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)備運行安全。

2 變頻電控系統(tǒng)分析

2.1 主控中心功能

PLC是英文Programmable Logic Controller的縮寫，意思是可編程邏輯控制器，PLC是主控中心最為重要的核心控制器部件，其主要功能是能夠?qū)ΜF(xiàn)有的信息進行綜合處理，是一個承擔(dān)著樞紐功能的部件，通過運行能夠高效快捷的對系統(tǒng)控制工藝做全盤處理和分析，使系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定安全，同時，也能為系統(tǒng)安全提供必要的保護，穩(wěn)定的運行格局。通過對主控中心的監(jiān)測，能夠?qū)Ω鞣N工況信息和數(shù)據(jù)一目了然的進行監(jiān)測，外部彩色顯示器能夠全面精準(zhǔn)的顯示各數(shù)據(jù)運行變化，實時做出必要的調(diào)整，我們可以通過觀察，全面分析出數(shù)據(jù)變化形成的動向，搜索相關(guān)的運行數(shù)據(jù)，這樣，皮帶輸送機靜態(tài)參數(shù)、動態(tài)參數(shù)、運行趨勢等就能夠更加清晰明確，便于高效指揮與調(diào)整，進一步發(fā)揮傳輸機最大功效，保證整體運行穩(wěn)定與安全，提高煤炭傳輸能力。

2.2 高壓變頻器功能

高壓變頻器主要由兩個部分構(gòu)成，即移相隔離變壓器功率單元和控制器單元。高壓變頻器的廣泛應(yīng)用，從根本上提高了生產(chǎn)整體效率，增加了煤炭產(chǎn)量，高壓變頻器的應(yīng)用，最大限度地提高了整個皮帶機無極調(diào)速能力，使傳統(tǒng)生產(chǎn)方式得到改良，是皮帶機最為重要的部件，在運行過程中，就能夠直接進行高-高變換，是一種現(xiàn)代最為先進的變動模式，其科技原理較為復(fù)雜，總體來看，是與控制算法、有源逆變技術(shù)、矢量控制技術(shù)、多電平串聯(lián)疊波技術(shù)相結(jié)合，最大化發(fā)揮了各自技術(shù)優(yōu)勢，優(yōu)化并重組了現(xiàn)有運行模式，使傳輸運行更加穩(wěn)定精準(zhǔn)，通過輸出正弦電流，保證了生產(chǎn)效率提升。

3 高壓變頻器在煤礦皮帶機上的應(yīng)用方案

3.1 系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)應(yīng)用效果體現(xiàn)在兩個方面：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)量對速度進行調(diào)節(jié)，使數(shù)量與速度相符，既節(jié)省了成本，同時也減少了消耗，降低了皮帶機運行磨損率；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，需要通過速度調(diào)節(jié)，全面發(fā)揮皮帶機運輸能力，確保煤炭輸送量處于滿負(fù)荷狀態(tài)，通過全速運行進一步提高皮帶機速度，保證了煤炭生產(chǎn)任務(wù)如期完成。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

高壓變頻器全面在煤礦皮帶機上的應(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)有運行模式。為了進一步減少改良成本，需要合理計算與設(shè)計，確保在充分發(fā)揮高壓變頻器的基礎(chǔ)上，達到節(jié)省投入的目的，所以說，進行應(yīng)用與改造方案設(shè)計，其基本原則是堅持成本節(jié)約，充分保證發(fā)揮原有功能基礎(chǔ)上，避免出現(xiàn)影響皮帶機電氣性能、運輸能力的問題，設(shè)計安裝時，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，需要綜合考慮煤礦現(xiàn)場工況、變頻器性能、工作運轉(zhuǎn)水平等實際條件做好現(xiàn)場改良。運行方式可以根據(jù)生產(chǎn)量做出正確的選擇，可以是“一拖一”或“一拖二”的設(shè)計，不同的生產(chǎn)總量與性能和模式有直接關(guān)聯(lián)。“一拖一”就是一臺變頻器拖動一臺電機，確保電機在原有基礎(chǔ)上改良生產(chǎn)狀況；“一拖二”主要是指一臺變頻器拖動兩臺電機，提高原有運行功率。為了保證自由調(diào)節(jié)，可以根據(jù)“工頻”和“變頻”兩種運行方式做出優(yōu)先選擇，也可以兩種運行方式同時使用，使不同的頻率間能夠形成最大限度的自由切換，通過科學(xué)有效的變頻調(diào)節(jié)，達到連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)傳輸?shù)母灸繕?biāo)，充分降低生產(chǎn)能耗。

3.3 系統(tǒng)功能

整個系統(tǒng)運行效率較高，其功能強大，主要表現(xiàn)在幾個方面。一是能真正實現(xiàn)皮帶機軟啟動。全面的應(yīng)用高壓變頻器，能夠大大改良現(xiàn)有煤礦皮帶機功能，在皮帶機驅(qū)動電機時，高壓變頻器可以實現(xiàn)變頻控制，確保電機低頻大轉(zhuǎn)矩啟動，使皮帶機控制系統(tǒng)能夠達到軟啟動的目的，有效解決了啟動問題并延長了電機壽命。二是能實現(xiàn)多電機驅(qū)動功率平衡輸出。通常指的是“一拖二”運行模式，通過對兩個電機的有效控制，使兩臺電機電流、功率、力矩達到相同的數(shù)值，形成均衡的功率輸出。三是能降低皮帶機帶強。變頻器啟動能在1s～999s內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，實際作業(yè)時多設(shè)置在60s～200s范圍內(nèi)，能夠降低皮帶機在啟動過程中對整個機械設(shè)備的沖擊，降低故障率和維護量，減少皮帶機帶強，更好地維護設(shè)備，降低皮帶機全年的維護量。四是能實現(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)，避免電動機功率浪費。

4 結(jié)束語

高壓變頻器在煤礦皮帶機上的應(yīng)用，使皮帶機功率顯著提升，節(jié)能效果明顯，皮帶機整體運行的可靠性、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，皮帶機電控系統(tǒng)技改對社會發(fā)展有著良好的促進意義。

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