銅礦皮帶運(yùn)輸中變頻器的運(yùn)用研究

趙應(yīng)雄

摘要：伴隨銅礦行業(yè)市場競爭的不斷加劇，銅礦節(jié)能降耗、增產(chǎn)增收引起了人們的高度重視。本文就銅礦皮帶運(yùn)輸中變頻器的運(yùn)用進(jìn)行深入地研究。

關(guān)鍵詞：變頻器;銅礦;皮帶運(yùn)輸

1.引言

大型皮帶輸送機(jī)在長途運(yùn)輸?shù)V石的環(huán)節(jié)，運(yùn)用電機(jī)直接啟動形式會對機(jī)械設(shè)施、電器設(shè)備以及膠帶等造成巨大的沖擊，同時無法達(dá)到對于皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸量的調(diào)控。運(yùn)用變頻器驅(qū)動皮帶輸送機(jī)，經(jīng)過轉(zhuǎn)變變頻器的頻率能夠控制皮帶輸送機(jī)的輸送速度，能夠輕易地達(dá)到膠帶慢動以及滿負(fù)載啟停，經(jīng)過控制流程的改善能夠達(dá)到節(jié)約電能的目標(biāo)。

2.變頻器簡介

變頻器是運(yùn)用微電子技術(shù)和變頻技術(shù)，經(jīng)過轉(zhuǎn)變電機(jī)工作電源頻率的形式以調(diào)控交流電動機(jī)的電力控制裝置。變頻器通常是由制動單元、整流、驅(qū)動單元、濾波、微處理單元、逆變以及檢測單元等構(gòu)成。變頻器依托內(nèi)部IGBT的開斷以調(diào)節(jié)輸出電源的頻率與電壓，按照電機(jī)的具體需求以供應(yīng)其所需的電壓、電源，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速、節(jié)能的目標(biāo)。除此之外，變頻器還有著非常多的保護(hù)功能，比如過壓、過流以及過載保護(hù)等。伴隨工業(yè)自動化程度的日益提升，變頻器同樣獲得了大量的運(yùn)用。

3.銅礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)現(xiàn)狀

由于受到機(jī)電設(shè)施故障、地質(zhì)條件改變等相關(guān)因素產(chǎn)生的影響，銅礦沒有辦法達(dá)到連續(xù)性的生產(chǎn)，往往會導(dǎo)致皮帶運(yùn)輸機(jī)的頻繁開啟。井下生產(chǎn)的獨(dú)特性及裝備技術(shù)的影響，皮帶電機(jī)大都運(yùn)用較為滯后的控制形式，所以電機(jī)的啟動電流相對較大，控制系統(tǒng)難以維護(hù)。頻繁性的電流啟動對電機(jī)產(chǎn)生了巨大的影響，減少了電機(jī)的運(yùn)用時間。除此之外，為了能夠保障皮帶運(yùn)輸機(jī)平穩(wěn)、安全的運(yùn)作，銅礦設(shè)備選型往往偏大，在整個運(yùn)輸系統(tǒng)中經(jīng)常會出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備效率偏低，能耗增大。國產(chǎn)鋼繩芯帶式輸送機(jī)用的電動機(jī)，主要有繞線型與鼠籠兩種類型的異步電動機(jī)。在有著防爆需求的場合，往往運(yùn)用礦用隔爆型的鼠籠型異步電動機(jī)，大都運(yùn)用液力耦合器配合，以加強(qiáng)啟動性能與妥善處理多機(jī)拖動過程中的功率均衡問題。即使此種控制方法能夠加強(qiáng)啟動性能，然而在啟動環(huán)節(jié)不得轉(zhuǎn)變聯(lián)軸器的充油量，所以其調(diào)速性能相對偏差，同時啟動電流也較大。

4.變頻器在銅礦皮帶運(yùn)輸中的運(yùn)用

4.1 智能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速

針對皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)來說，皮帶上的銅量比較大的時候，需要提升電動機(jī)的轉(zhuǎn)動速度以將銅礦迅速運(yùn)輸?shù)较乱涣鞒蹋苑乐褂捎陔姍C(jī)轉(zhuǎn)動速度較低而造成皮帶上的銅礦堆積，最后造成意想不到的安全生產(chǎn)事故。在皮帶上的銅量比較少的時候，電機(jī)處在輕載、又或是空載運(yùn)的狀態(tài)，在此狀況下，電機(jī)如果依然以較低的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，便會導(dǎo)致大量的電能浪費(fèi)。礦用變頻器可以及時監(jiān)測電機(jī)的負(fù)載，按照不一樣的負(fù)載情況戰(zhàn)隊(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)施智能化的調(diào)節(jié)。在銅量比較大時，礦用變頻器便會主動提高轉(zhuǎn)動速度，以合理的速率運(yùn)輸銅礦;在銅量偏小時，變頻器又會主動降低電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。此類智能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的形式達(dá)到了真正意義層面的無人值守操作，并且在一定程度上轉(zhuǎn)變了礦井下的電能浪費(fèi)問題。

4.2 平衡功率

井下部分皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)需多臺電機(jī)實(shí)施驅(qū)動。針對此種狀況，各個電機(jī)在啟停環(huán)節(jié)需要維持同步，并且如果某臺電機(jī)發(fā)生故障，那么整個驅(qū)動系統(tǒng)便需終止工作，以防止故障不斷擴(kuò)大。除了以上要求以外，為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)輸效率，還需要使得多臺電機(jī)間的功率達(dá)到均衡。在運(yùn)用多臺礦用變頻器分別對不同的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動時，各個礦用變頻器間便會通過通訊的形式傳遞設(shè)備中的運(yùn)行數(shù)據(jù)。所有礦用變頻器的控制體系均會按照所接收的通訊數(shù)據(jù)智能化的調(diào)節(jié)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度，進(jìn)而達(dá)到多臺電機(jī)間的功率均衡。

4.3 智能保護(hù)與自診斷功能

礦用變頻器在針對電機(jī)實(shí)施驅(qū)動的具體環(huán)節(jié)，會對大量重要的電氣數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，比如：礦用變頻器的母線電壓、輸出、輸入電流等等。針對上述數(shù)據(jù)實(shí)施及時監(jiān)控，能夠在第一時間發(fā)生礦用變頻器的不正常的運(yùn)行情況，進(jìn)而迅速、主動地運(yùn)用對應(yīng)的保護(hù)手段，以防止對于電機(jī)又或是礦用變頻器本身產(chǎn)生巨大的損壞。

4.4 變頻器保護(hù)措施

第一，安裝進(jìn)線電抗器。為了能夠確保變頻器驅(qū)動皮帶輸送機(jī)長期、穩(wěn)定地工作，同樣為了更加好的保護(hù)變頻器，便需在變頻器的進(jìn)線端加裝進(jìn)線電抗器，其目的便是為了抑制變頻器的諧波，調(diào)整功率因數(shù)，降低高次諧波的消極影響，保護(hù)變頻器整流部分。第二，配備制動電阻組件與斬波器。在運(yùn)行過程中皮帶運(yùn)輸機(jī)由于故障驟停時將會啟動抱閘制動器以避免滑動，抱閘環(huán)節(jié)形成的再生電能，這時斬波器控制接入制動電阻以耗費(fèi)這些多余的再生電能，進(jìn)而防止電機(jī)線圈與變頻器產(chǎn)生過大的電壓。

4.5 變頻器在銅礦皮帶運(yùn)輸中運(yùn)用的注意事項(xiàng)

（1）在負(fù)載選擇適配電機(jī)時，變頻器便可以對電動機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)、過流保護(hù)，如果電機(jī)與變頻器的額定容量不相符，那么便需要調(diào)節(jié)保護(hù)值又或是運(yùn)用其它對應(yīng)的措施，以確保電機(jī)安全穩(wěn)當(dāng)?shù)倪\(yùn)行。

（2）當(dāng)變頻器和電機(jī)間的配線超出100m時，在電機(jī)的線圈內(nèi)部便或許會出現(xiàn)相應(yīng)的變化，此會對電機(jī)的層間絕緣造成影響，所以需在輸出端安裝交流輸出電抗器。

（3）在運(yùn)用變頻器的過程中，需要盡可能少的運(yùn)用于頻繁啟停的場合，同時需要在電機(jī)停穩(wěn)以后再進(jìn)行第二次啟動。

（4）電機(jī)在首次運(yùn)用又或是長時間放置以后再運(yùn)用時，需要進(jìn)行絕緣檢查，避免由于電機(jī)絕緣失效而影響裝置（運(yùn)用2000V以上的電壓型兆歐表進(jìn)行檢測，需要確保絕緣電阻不得低于500MΩ）。

5.結(jié)論

總而言之，變頻器在銅礦皮帶運(yùn)輸中的運(yùn)用，達(dá)到了電機(jī)的軟啟動，達(dá)到了對于銅礦皮帶運(yùn)輸速度的自動控制，確保皮帶運(yùn)輸?shù)钠椒€(wěn)性，以使得運(yùn)輸環(huán)節(jié)的能耗控制在合理的范圍內(nèi)。

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