變頻器在煤礦皮帶機(jī)上的應(yīng)用

崔志強(qiáng)　張致至　初靜　葛彬

摘 要：經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展離不開能源供應(yīng)，當(dāng)前，我國(guó)能源依然是以煤炭為主，但傳統(tǒng)的挖掘作業(yè)已經(jīng)無(wú)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(jì)、服務(wù)社會(huì)。在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械應(yīng)用越來(lái)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(jī)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，同時(shí)也能夠從根本上節(jié)省皮帶機(jī)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(guò)對(duì)煤礦皮帶機(jī)控制要求進(jìn)行分析，進(jìn)一步提出了在實(shí)際煤炭生產(chǎn)中高壓變頻器應(yīng)用最新方案，以此，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的調(diào)節(jié)，確保靈活、高效、安全，降低煤礦皮帶機(jī)能耗。

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

中圖分類號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)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(jī)，通過(guò)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(huì)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(jìn)行傳輸與提升，那么皮帶傳輸方式則有效解決了這個(gè)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(rùn)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(chǎng)總需求。煤礦生產(chǎn)數(shù)量和效益好壞受皮帶機(jī)運(yùn)輸能力和運(yùn)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(shí)現(xiàn)企業(yè)利潤(rùn)價(jià)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(méi)有突破性進(jìn)展與改良，影響了煤炭的生產(chǎn)速度與效率，當(dāng)前，我國(guó)傳輸過(guò)程中依然使用的是串級(jí)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(shí)際操作中，由于操作不當(dāng)、設(shè)備原因等往往會(huì)出現(xiàn)生產(chǎn)安全事故，其可靠性不高、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、能耗水平高、功率不足等缺點(diǎn)顯現(xiàn)出來(lái)，達(dá)不到整體生產(chǎn)設(shè)計(jì)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(jī)控制系統(tǒng)，才能全面發(fā)揮皮帶機(jī)的優(yōu)越性，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，先進(jìn)技術(shù)得到良好推廣，自動(dòng)控制技術(shù)、高壓變頻控制技術(shù)也在實(shí)際中得到廣泛使用，全面提升了煤炭生產(chǎn)效率，通過(guò)技術(shù)的完善，目前，已經(jīng)進(jìn)入成熟期，在各大煤炭生產(chǎn)單位實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用，可以說(shuō)，隨著經(jīng)驗(yàn)的增加、技術(shù)的完善，自動(dòng)控制技術(shù)、高壓變頻控制技術(shù)將會(huì)是未來(lái)煤礦生產(chǎn)中不少重要設(shè)備，更是提升皮帶機(jī)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(guò)良好應(yīng)用，不僅能實(shí)現(xiàn)煤礦皮帶機(jī)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，更能夠從根本上提高皮帶機(jī)運(yùn)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(jì)性。

1 變頻器概述

技術(shù)的發(fā)明與進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)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(guò)對(duì)微電子技術(shù)和變頻技術(shù)的整合，合理調(diào)節(jié)電機(jī)工作電源頻率，使交流電動(dòng)機(jī)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(dòng)部件、制動(dòng)部件、檢測(cè)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(guò)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(shí)際生產(chǎn)需要，為實(shí)際操作提供更加穩(wěn)定安全的電源電壓，對(duì)電源做好自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)過(guò)載、過(guò)流進(jìn)行良好保護(hù)，體現(xiàn)保護(hù)功能， 最終實(shí)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(shí)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(guò)中間直流環(huán)節(jié)做到設(shè)備儲(chǔ)能，時(shí)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(chǎng)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(chǔ)能環(huán)節(jié)，使負(fù)載無(wú)功功率得到有效的緩解，使通過(guò)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(chǎng)所應(yīng)用較多，能夠發(fā)揮其最大功效，確保設(shè)備運(yùn)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(jìn)行綜合處理，是一個(gè)承擔(dān)著樞紐功能的部件，通過(guò)運(yùn)行能夠高效快捷的對(duì)系統(tǒng)控制工藝做全盤處理和分析，使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定安全，同時(shí)，也能為系統(tǒng)安全提供必要的保護(hù)，穩(wěn)定的運(yùn)行格局。通過(guò)對(duì)主控中心的監(jiān)測(cè)，能夠?qū)Ω鞣N工況信息和數(shù)據(jù)一目了然的進(jìn)行監(jiān)測(cè)，外部彩色顯示器能夠全面精準(zhǔn)的顯示各數(shù)據(jù)運(yùn)行變化，實(shí)時(shí)做出必要的調(diào)整，我們可以通過(guò)觀察，全面分析出數(shù)據(jù)變化形成的動(dòng)向，搜索相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，這樣，皮帶輸送機(jī)靜態(tài)參數(shù)、動(dòng)態(tài)參數(shù)、運(yùn)行趨勢(shì)等就能夠更加清晰明確，便于高效指揮與調(diào)整，進(jìn)一步發(fā)揮傳輸機(jī)最大功效，保證整體運(yùn)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(gè)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(gè)皮帶機(jī)無(wú)極調(diào)速能力，使傳統(tǒng)生產(chǎn)方式得到改良，是皮帶機(jī)最為重要的部件，在運(yùn)行過(guò)程中，就能夠直接進(jìn)行高-高變換，是一種現(xiàn)代最為先進(jìn)的變動(dòng)模式，其科技原理較為復(fù)雜，總體來(lái)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(shì)，優(yōu)化并重組了現(xiàn)有運(yùn)行模式，使傳輸運(yùn)行更加穩(wěn)定精準(zhǔn)，通過(guò)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(jī)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(gè)方面：一是能夠減少能源消耗。對(duì)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(duì)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使數(shù)量與速度相符，既節(jié)省了成本，同時(shí)也減少了消耗，降低了皮帶機(jī)運(yùn)行磨損率；二是提高生產(chǎn)能力。針對(duì)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(shí)，需要通過(guò)速度調(diào)節(jié)，全面發(fā)揮皮帶機(jī)運(yùn)輸能力，確保煤炭輸送量處于滿負(fù)荷狀態(tài)，通過(guò)全速運(yùn)行進(jìn)一步提高皮帶機(jī)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(jī)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(yùn)行模式。為了進(jìn)一步減少改良成本，需要合理計(jì)算與設(shè)計(jì)，確保在充分發(fā)揮高壓變頻器的基礎(chǔ)上，達(dá)到節(jié)省投入的目的，所以說(shuō)，進(jìn)行應(yīng)用與改造方案設(shè)計(jì)，其基本原則是堅(jiān)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(jī)電氣性能、運(yùn)輸能力的問(wèn)題，設(shè)計(jì)安裝時(shí)，要根據(jù)生產(chǎn)能力解決好技術(shù)問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研是重點(diǎn)，需要綜合考慮煤礦現(xiàn)場(chǎng)工況、變頻器性能、工作運(yùn)轉(zhuǎn)水平等實(shí)際條件做好現(xiàn)場(chǎng)改良。運(yùn)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(jì)，不同的生產(chǎn)總量與性能和模式有直接關(guān)聯(lián)?！耙煌弦弧本褪且慌_(tái)變頻器拖動(dòng)一臺(tái)電機(jī)，確保電機(jī)在原有基礎(chǔ)上改良生產(chǎn)狀況；“一拖二”主要是指一臺(tái)變頻器拖動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)，提高原有運(yùn)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(yùn)行方式做出優(yōu)先選擇，也可以兩種運(yùn)行方式同時(shí)使用，使不同的頻率間能夠形成最大限度的自由切換，通過(guò)科學(xué)有效的變頻調(diào)節(jié)，達(dá)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(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率較高，其功能強(qiáng)大，主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面。一是能真正實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)軟啟動(dòng)。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(jī)功能，在皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，高壓變頻器可以實(shí)現(xiàn)變頻控制，確保電機(jī)低頻大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，使皮帶機(jī)控制系統(tǒng)能夠達(dá)到軟啟動(dòng)的目的，有效解決了啟動(dòng)問(wèn)題并延長(zhǎng)了電機(jī)壽命。二是能實(shí)現(xiàn)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡輸出。通常指的是“一拖二”運(yùn)行模式，通過(guò)對(duì)兩個(gè)電機(jī)的有效控制，使兩臺(tái)電機(jī)電流、功率、力矩達(dá)到相同的數(shù)值，形成均衡的功率輸出。三是能降低皮帶機(jī)帶強(qiáng)。變頻器啟動(dòng)能在1s～999s內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，實(shí)際作業(yè)時(shí)多設(shè)置在60s～200s范圍內(nèi)，能夠降低皮帶機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)備的沖擊，降低故障率和維護(hù)量，減少皮帶機(jī)帶強(qiáng)，更好地維護(hù)設(shè)備，降低皮帶機(jī)全年的維護(hù)量。四是能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。根據(jù)煤倉(cāng)煤量對(duì)變頻器輸出頻率調(diào)節(jié)，避免電動(dòng)機(jī)功率浪費(fèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

高壓變頻器在煤礦皮帶機(jī)上的應(yīng)用，使皮帶機(jī)功率顯著提升，節(jié)能效果明顯，皮帶機(jī)整體運(yùn)行的可靠性、安全性大幅提升，在國(guó)家大力提倡節(jié)能減排、倡導(dǎo)綠色生產(chǎn)的今天，皮帶機(jī)電控系統(tǒng)技改對(duì)社會(huì)發(fā)展有著良好的促進(jìn)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王雪峰.高壓變頻器在德興銅礦廢石膠帶系統(tǒng)的應(yīng)用[J].銅業(yè)工程，2012（4）：152-155.

[2]程寶平.UP10變頻器在煤礦皮帶輸送機(jī)上的應(yīng)用[J].電氣技術(shù)，2012（5）：251-252.

[3]馬永健.利德華福高壓變頻器在力拓鐵礦石輸送帶的應(yīng)用[J].變頻器世界，2011（1）：62-63.

[4]張寶瑞，徐長(zhǎng)海，高昌起，等.高壓變頻器在國(guó)電烏斯太熱電廠引風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用[J].變頻器世界，2010（7）：185-187.

[5]余志勇，張永.淺談高壓變頻器在煤礦皮帶機(jī)上的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（09）：74.

[6]景利紅.對(duì)煤礦皮帶機(jī)變頻器節(jié)能的探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（33）：95.endprint