王榮
摘 要:根據(jù)礦井設計方案,黃玉川煤礦洗煤廠距離礦井井田約10km,因此,其主運系統(tǒng)運量大,運距長,其中東西大巷長度約5.06km,該段膠帶運輸機所需驅(qū)動功率較大,機頭位置距離井口較遠,無法使用傳統(tǒng)的大功率變頻驅(qū)動裝置,而適合井下使用的防爆變頻器,最大驅(qū)動功率為1000 kW。同時,需考慮設備和相關工程投資。
關鍵詞:大功率 防爆變頻驅(qū)動 多電機 功率平衡
中圖分類號:TD5 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)08(c)-0081-01
1 論證背景
黃玉川井田位于內(nèi)蒙古準格爾煤田中西部。行政區(qū)劃隸屬于準格爾旗長灘鄉(xiāng)和薛家灣鎮(zhèn)管轄。東西長約8.9 km,南北寬約5.5 km,面積約42.6794 km2。礦井地質(zhì)資源量為1507.31 Mt。采用斜井立井開拓方式,設計生產(chǎn)能力10.00 Mt/a。礦井投產(chǎn)后,兩個水平同時開采,在一水平布置一個綜采工作面,在二水平布置一個綜放工作面,設計產(chǎn)能分別為4 Mt/a和6 Mt/a。永久主運輸系統(tǒng)的原煤通過外運通道和外運主斜井運至建在距井田10 km遠的哈爾烏素露天礦的洗煤廠。
根據(jù)生產(chǎn)能力核算,主運輸系統(tǒng)需配置帶寬1.8 m,運量3500 t/h的膠帶運輸機。其中,主運輸系統(tǒng)中的東西大巷長度為5060 m,提升高度120 m,鑒于礦井其他已采購、選定的主運輸系統(tǒng)膠帶運輸機均采用變頻驅(qū)動裝置,為最大限度的保證礦井設備的統(tǒng)一,減小日常使用和維護的技術(shù)難度,本次論證的設備的驅(qū)動裝置考慮配置變頻驅(qū)動系統(tǒng)。
2 比選方案
2.1 現(xiàn)場工況
東西大巷一段基本參數(shù):L≈2560m,角度多變,提升高差H≈55m,
東西大巷二段基本參數(shù):L≈2500m,角度多變,提升高差H≈62.9m。
2.2 不同方案比選
根據(jù)目前國內(nèi)膠帶輸送機及阻燃膠帶的制造水平和使用成熟的變頻驅(qū)動技術(shù)的情況,在眾多的方案中,初步篩選出以下兩個方案進行最終比選。
方案一:采用一條頭部集中驅(qū)動膠帶輸送機。
基本參數(shù):輸送機機長L≈5060 m,角度多變,提升高差H≈120 m,運量Q=3500 t/h,帶寬B=1800 mm,V=4.5 m/s。
經(jīng)計算:最大圓周力1096kN,滾筒軸功率4932 kW,需配置雙滾筒三電機(防爆)驅(qū)動3×2240 kW,使用ST6300型阻燃輸送帶。
驅(qū)動方案:因目前還沒用如此大功率的礦用防爆變頻器,因此,該方案中,變頻器需放置于地面??煽紤]將變頻器置于主斜井井口(距離膠帶機機頭約5200 m),或者,在膠帶輸送機機頭正上方建設變頻器室,將電纜經(jīng)鉆孔至膠帶機機頭。
方案二:使用兩部膠帶輸送機搭接方案。
東西大巷一部膠帶機。
基本參數(shù):膠帶輸送機機長L≈2560 m,角度多變,提升高差H≈55 m,運量Q=3500 t/h,帶寬B=1800 mm,V=4 m/s。
經(jīng)計算:最大圓周力540kN,滾筒軸功率2160 kW,需配置雙滾筒三電機驅(qū)動3×1000 kW(防爆),ST3150型阻燃輸送帶。
驅(qū)動方案:選用1000 kW防爆變頻器,實現(xiàn)就地控制。
東西大巷二部膠帶機。
基本參數(shù):膠帶輸送機機長L≈2500 m,角度多變,提升高差H≈62.9 m,運量Q=3500 t/h,帶寬B=1800 mm,V=4 m/s。
經(jīng)計算:最大圓周力560kN,滾筒軸功率2240 kW,需配置雙滾筒三電機驅(qū)動3×1000 kW(防爆),ST3150型阻燃輸送帶。
驅(qū)動方案:選用1000 kW防爆變頻器,實現(xiàn)就地控制。
3 選型論證
經(jīng)勘查,如使用一部膠帶輸送機,該膠帶機頭上方方圓1km范圍內(nèi)溝壑縱橫,建設變頻器機房及架設地面供電纜線存在較大的困難,成本投入太高。且該地域為周邊多家礦井的交界地帶,各礦井的開采生產(chǎn)將可能產(chǎn)生塌陷危害。因此,主要討論將變頻器置于外運主斜井井口的方案。
該方案中變頻驅(qū)動裝置距離電機約5.2 km,由于供電距離較長,已達到很多變頻器輸出電纜上限,存在電纜壓降、變頻器輸出諧波和共模電壓影響等問題。在礦用膠帶機多電機驅(qū)動領域,各知名變頻驅(qū)動裝置生產(chǎn)廠家尚沒有在礦井下的成熟業(yè)績。同時,各廠商提供的咨詢方案中,為解決電纜壓降較大的問題,需將變頻器輸出電壓升至更高的非額定電壓輸出值,設備將長時間工作在非常態(tài)工況下。對設備長時間運行不利,且需要選用更高電壓等級的電纜,增加投資成本。同時,由于電機與控制系統(tǒng)距離較遠,電機運行參數(shù)采集、傳輸存在一定的延時和不穩(wěn)定,對多電機的功率平衡控制效果較差。
方案二中變頻驅(qū)動單元布置在膠帶輸送機機頭位置,可使用井下中央變電所將10 kV高壓供電至機頭配電硐室。在神華神東煤炭公司大柳塔煤礦已有青島天信公司的礦用防爆型1000 kW/1140 V變頻器在主運輸膠帶機成功應用的案例,由于變頻器距離電機較近,可以很好的實現(xiàn)多電機之間的功率平衡。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研,使用效果良好。但該方案由于需要增加一部膠帶機的機頭驅(qū)動部,需增加一個機頭硐室,需要增加礦建工程的投入。
最終,兩個方案的經(jīng)濟投資情況如何,我們也進行了統(tǒng)計比對。
經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟比選,我們認為方案二更適合現(xiàn)場工況的使用要求,同時,也更加經(jīng)濟。endprint
摘 要:根據(jù)礦井設計方案,黃玉川煤礦洗煤廠距離礦井井田約10km,因此,其主運系統(tǒng)運量大,運距長,其中東西大巷長度約5.06km,該段膠帶運輸機所需驅(qū)動功率較大,機頭位置距離井口較遠,無法使用傳統(tǒng)的大功率變頻驅(qū)動裝置,而適合井下使用的防爆變頻器,最大驅(qū)動功率為1000 kW。同時,需考慮設備和相關工程投資。
關鍵詞:大功率 防爆變頻驅(qū)動 多電機 功率平衡
中圖分類號:TD5 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)08(c)-0081-01
1 論證背景
黃玉川井田位于內(nèi)蒙古準格爾煤田中西部。行政區(qū)劃隸屬于準格爾旗長灘鄉(xiāng)和薛家灣鎮(zhèn)管轄。東西長約8.9 km,南北寬約5.5 km,面積約42.6794 km2。礦井地質(zhì)資源量為1507.31 Mt。采用斜井立井開拓方式,設計生產(chǎn)能力10.00 Mt/a。礦井投產(chǎn)后,兩個水平同時開采,在一水平布置一個綜采工作面,在二水平布置一個綜放工作面,設計產(chǎn)能分別為4 Mt/a和6 Mt/a。永久主運輸系統(tǒng)的原煤通過外運通道和外運主斜井運至建在距井田10 km遠的哈爾烏素露天礦的洗煤廠。
根據(jù)生產(chǎn)能力核算,主運輸系統(tǒng)需配置帶寬1.8 m,運量3500 t/h的膠帶運輸機。其中,主運輸系統(tǒng)中的東西大巷長度為5060 m,提升高度120 m,鑒于礦井其他已采購、選定的主運輸系統(tǒng)膠帶運輸機均采用變頻驅(qū)動裝置,為最大限度的保證礦井設備的統(tǒng)一,減小日常使用和維護的技術(shù)難度,本次論證的設備的驅(qū)動裝置考慮配置變頻驅(qū)動系統(tǒng)。
2 比選方案
2.1 現(xiàn)場工況
東西大巷一段基本參數(shù):L≈2560m,角度多變,提升高差H≈55m,
東西大巷二段基本參數(shù):L≈2500m,角度多變,提升高差H≈62.9m。
2.2 不同方案比選
根據(jù)目前國內(nèi)膠帶輸送機及阻燃膠帶的制造水平和使用成熟的變頻驅(qū)動技術(shù)的情況,在眾多的方案中,初步篩選出以下兩個方案進行最終比選。
方案一:采用一條頭部集中驅(qū)動膠帶輸送機。
基本參數(shù):輸送機機長L≈5060 m,角度多變,提升高差H≈120 m,運量Q=3500 t/h,帶寬B=1800 mm,V=4.5 m/s。
經(jīng)計算:最大圓周力1096kN,滾筒軸功率4932 kW,需配置雙滾筒三電機(防爆)驅(qū)動3×2240 kW,使用ST6300型阻燃輸送帶。
驅(qū)動方案:因目前還沒用如此大功率的礦用防爆變頻器,因此,該方案中,變頻器需放置于地面??煽紤]將變頻器置于主斜井井口(距離膠帶機機頭約5200 m),或者,在膠帶輸送機機頭正上方建設變頻器室,將電纜經(jīng)鉆孔至膠帶機機頭。
方案二:使用兩部膠帶輸送機搭接方案。
東西大巷一部膠帶機。
基本參數(shù):膠帶輸送機機長L≈2560 m,角度多變,提升高差H≈55 m,運量Q=3500 t/h,帶寬B=1800 mm,V=4 m/s。
經(jīng)計算:最大圓周力540kN,滾筒軸功率2160 kW,需配置雙滾筒三電機驅(qū)動3×1000 kW(防爆),ST3150型阻燃輸送帶。
驅(qū)動方案:選用1000 kW防爆變頻器,實現(xiàn)就地控制。
東西大巷二部膠帶機。
基本參數(shù):膠帶輸送機機長L≈2500 m,角度多變,提升高差H≈62.9 m,運量Q=3500 t/h,帶寬B=1800 mm,V=4 m/s。
經(jīng)計算:最大圓周力560kN,滾筒軸功率2240 kW,需配置雙滾筒三電機驅(qū)動3×1000 kW(防爆),ST3150型阻燃輸送帶。
驅(qū)動方案:選用1000 kW防爆變頻器,實現(xiàn)就地控制。
3 選型論證
經(jīng)勘查,如使用一部膠帶輸送機,該膠帶機頭上方方圓1km范圍內(nèi)溝壑縱橫,建設變頻器機房及架設地面供電纜線存在較大的困難,成本投入太高。且該地域為周邊多家礦井的交界地帶,各礦井的開采生產(chǎn)將可能產(chǎn)生塌陷危害。因此,主要討論將變頻器置于外運主斜井井口的方案。
該方案中變頻驅(qū)動裝置距離電機約5.2 km,由于供電距離較長,已達到很多變頻器輸出電纜上限,存在電纜壓降、變頻器輸出諧波和共模電壓影響等問題。在礦用膠帶機多電機驅(qū)動領域,各知名變頻驅(qū)動裝置生產(chǎn)廠家尚沒有在礦井下的成熟業(yè)績。同時,各廠商提供的咨詢方案中,為解決電纜壓降較大的問題,需將變頻器輸出電壓升至更高的非額定電壓輸出值,設備將長時間工作在非常態(tài)工況下。對設備長時間運行不利,且需要選用更高電壓等級的電纜,增加投資成本。同時,由于電機與控制系統(tǒng)距離較遠,電機運行參數(shù)采集、傳輸存在一定的延時和不穩(wěn)定,對多電機的功率平衡控制效果較差。
方案二中變頻驅(qū)動單元布置在膠帶輸送機機頭位置,可使用井下中央變電所將10 kV高壓供電至機頭配電硐室。在神華神東煤炭公司大柳塔煤礦已有青島天信公司的礦用防爆型1000 kW/1140 V變頻器在主運輸膠帶機成功應用的案例,由于變頻器距離電機較近,可以很好的實現(xiàn)多電機之間的功率平衡。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研,使用效果良好。但該方案由于需要增加一部膠帶機的機頭驅(qū)動部,需增加一個機頭硐室,需要增加礦建工程的投入。
最終,兩個方案的經(jīng)濟投資情況如何,我們也進行了統(tǒng)計比對。
經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟比選,我們認為方案二更適合現(xiàn)場工況的使用要求,同時,也更加經(jīng)濟。endprint
摘 要:根據(jù)礦井設計方案,黃玉川煤礦洗煤廠距離礦井井田約10km,因此,其主運系統(tǒng)運量大,運距長,其中東西大巷長度約5.06km,該段膠帶運輸機所需驅(qū)動功率較大,機頭位置距離井口較遠,無法使用傳統(tǒng)的大功率變頻驅(qū)動裝置,而適合井下使用的防爆變頻器,最大驅(qū)動功率為1000 kW。同時,需考慮設備和相關工程投資。
關鍵詞:大功率 防爆變頻驅(qū)動 多電機 功率平衡
中圖分類號:TD5 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)08(c)-0081-01
1 論證背景
黃玉川井田位于內(nèi)蒙古準格爾煤田中西部。行政區(qū)劃隸屬于準格爾旗長灘鄉(xiāng)和薛家灣鎮(zhèn)管轄。東西長約8.9 km,南北寬約5.5 km,面積約42.6794 km2。礦井地質(zhì)資源量為1507.31 Mt。采用斜井立井開拓方式,設計生產(chǎn)能力10.00 Mt/a。礦井投產(chǎn)后,兩個水平同時開采,在一水平布置一個綜采工作面,在二水平布置一個綜放工作面,設計產(chǎn)能分別為4 Mt/a和6 Mt/a。永久主運輸系統(tǒng)的原煤通過外運通道和外運主斜井運至建在距井田10 km遠的哈爾烏素露天礦的洗煤廠。
根據(jù)生產(chǎn)能力核算,主運輸系統(tǒng)需配置帶寬1.8 m,運量3500 t/h的膠帶運輸機。其中,主運輸系統(tǒng)中的東西大巷長度為5060 m,提升高度120 m,鑒于礦井其他已采購、選定的主運輸系統(tǒng)膠帶運輸機均采用變頻驅(qū)動裝置,為最大限度的保證礦井設備的統(tǒng)一,減小日常使用和維護的技術(shù)難度,本次論證的設備的驅(qū)動裝置考慮配置變頻驅(qū)動系統(tǒng)。
2 比選方案
2.1 現(xiàn)場工況
東西大巷一段基本參數(shù):L≈2560m,角度多變,提升高差H≈55m,
東西大巷二段基本參數(shù):L≈2500m,角度多變,提升高差H≈62.9m。
2.2 不同方案比選
根據(jù)目前國內(nèi)膠帶輸送機及阻燃膠帶的制造水平和使用成熟的變頻驅(qū)動技術(shù)的情況,在眾多的方案中,初步篩選出以下兩個方案進行最終比選。
方案一:采用一條頭部集中驅(qū)動膠帶輸送機。
基本參數(shù):輸送機機長L≈5060 m,角度多變,提升高差H≈120 m,運量Q=3500 t/h,帶寬B=1800 mm,V=4.5 m/s。
經(jīng)計算:最大圓周力1096kN,滾筒軸功率4932 kW,需配置雙滾筒三電機(防爆)驅(qū)動3×2240 kW,使用ST6300型阻燃輸送帶。
驅(qū)動方案:因目前還沒用如此大功率的礦用防爆變頻器,因此,該方案中,變頻器需放置于地面。可考慮將變頻器置于主斜井井口(距離膠帶機機頭約5200 m),或者,在膠帶輸送機機頭正上方建設變頻器室,將電纜經(jīng)鉆孔至膠帶機機頭。
方案二:使用兩部膠帶輸送機搭接方案。
東西大巷一部膠帶機。
基本參數(shù):膠帶輸送機機長L≈2560 m,角度多變,提升高差H≈55 m,運量Q=3500 t/h,帶寬B=1800 mm,V=4 m/s。
經(jīng)計算:最大圓周力540kN,滾筒軸功率2160 kW,需配置雙滾筒三電機驅(qū)動3×1000 kW(防爆),ST3150型阻燃輸送帶。
驅(qū)動方案:選用1000 kW防爆變頻器,實現(xiàn)就地控制。
東西大巷二部膠帶機。
基本參數(shù):膠帶輸送機機長L≈2500 m,角度多變,提升高差H≈62.9 m,運量Q=3500 t/h,帶寬B=1800 mm,V=4 m/s。
經(jīng)計算:最大圓周力560kN,滾筒軸功率2240 kW,需配置雙滾筒三電機驅(qū)動3×1000 kW(防爆),ST3150型阻燃輸送帶。
驅(qū)動方案:選用1000 kW防爆變頻器,實現(xiàn)就地控制。
3 選型論證
經(jīng)勘查,如使用一部膠帶輸送機,該膠帶機頭上方方圓1km范圍內(nèi)溝壑縱橫,建設變頻器機房及架設地面供電纜線存在較大的困難,成本投入太高。且該地域為周邊多家礦井的交界地帶,各礦井的開采生產(chǎn)將可能產(chǎn)生塌陷危害。因此,主要討論將變頻器置于外運主斜井井口的方案。
該方案中變頻驅(qū)動裝置距離電機約5.2 km,由于供電距離較長,已達到很多變頻器輸出電纜上限,存在電纜壓降、變頻器輸出諧波和共模電壓影響等問題。在礦用膠帶機多電機驅(qū)動領域,各知名變頻驅(qū)動裝置生產(chǎn)廠家尚沒有在礦井下的成熟業(yè)績。同時,各廠商提供的咨詢方案中,為解決電纜壓降較大的問題,需將變頻器輸出電壓升至更高的非額定電壓輸出值,設備將長時間工作在非常態(tài)工況下。對設備長時間運行不利,且需要選用更高電壓等級的電纜,增加投資成本。同時,由于電機與控制系統(tǒng)距離較遠,電機運行參數(shù)采集、傳輸存在一定的延時和不穩(wěn)定,對多電機的功率平衡控制效果較差。
方案二中變頻驅(qū)動單元布置在膠帶輸送機機頭位置,可使用井下中央變電所將10 kV高壓供電至機頭配電硐室。在神華神東煤炭公司大柳塔煤礦已有青島天信公司的礦用防爆型1000 kW/1140 V變頻器在主運輸膠帶機成功應用的案例,由于變頻器距離電機較近,可以很好的實現(xiàn)多電機之間的功率平衡。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研,使用效果良好。但該方案由于需要增加一部膠帶機的機頭驅(qū)動部,需增加一個機頭硐室,需要增加礦建工程的投入。
最終,兩個方案的經(jīng)濟投資情況如何,我們也進行了統(tǒng)計比對。
經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟比選,我們認為方案二更適合現(xiàn)場工況的使用要求,同時,也更加經(jīng)濟。endprint