變頻技術(shù)在選煤廠設(shè)備中的應(yīng)用探討

周文

摘 ?要：隨著變頻技術(shù)的日益發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，煤炭行業(yè)亦不例外，尤以選煤廠最為常見。在以重介工藝為主的選煤廠中，變頻技術(shù)以其智能、數(shù)字、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，主要用在旋流器入口壓力調(diào)節(jié)與液位控制。隨著選煤廠生產(chǎn)能力及規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，設(shè)備的功率也隨之增大，從節(jié)能的觀點(diǎn)來看，采用變頻調(diào)節(jié)控制泵的流量是科學(xué)而經(jīng)濟(jì)的，特別是當(dāng)電機(jī)功率較大時(shí)，其節(jié)能效果更顯著。本文僅結(jié)合變頻調(diào)速的特點(diǎn)，對選煤廠變頻器在選煤廠應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù);選煤廠;設(shè)備中;原理;應(yīng)用

伴隨著時(shí)代的發(fā)展，選煤廠在發(fā)展過程中也逐漸改變了生產(chǎn)理念，其已經(jīng)慢慢認(rèn)識到節(jié)約能源的重要性，節(jié)約能源對于企業(yè)而言是節(jié)約成本開支的重要方式，對于提升自身經(jīng)濟(jì)效益具有不錯的作用。變頻調(diào)速技術(shù)就在這一背景下被廣泛應(yīng)用開來。利用變頻調(diào)速技術(shù)除了可以縮減選煤廠的能耗之外，對于其轉(zhuǎn)型也有良好的幫助，有助于選煤廠向環(huán)保型方向發(fā)展。

1變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用原理

變頻調(diào)速的主要工作原理就是通過改變電機(jī)輸出輸入的電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的調(diào)速工作。入料泵的變頻調(diào)速主要是通過液位傳感器來對機(jī)械中的液位高低進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且通過計(jì)算機(jī)控制的方式，能夠進(jìn)行信號的模擬輸出，通過高新技術(shù)計(jì)算的方式，進(jìn)而達(dá)到固定變頻器頻率或者是調(diào)節(jié)變頻器頻率的目的。在進(jìn)行相關(guān)的模擬輸出頻率調(diào)節(jié)的工作中，可以采用20mA作用的信號作為變頻定量從而達(dá)到控制給料多少的目的。

2變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢

變頻調(diào)速采用大功率晶體管逆變器和微機(jī)或變頻PWM芯片控制脈沖調(diào)制技術(shù)，通過輸出具有不同頻率的電壓和電流來改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的目的，變頻調(diào)速具有如下特點(diǎn)：①機(jī)械性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小。采用PWM正弦波脈沖調(diào)制方式，可使電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動小，實(shí)現(xiàn)軟啟動，而且運(yùn)行平穩(wěn)，可以大大減少大功率電動機(jī)啟動時(shí)對交流電網(wǎng)的沖擊。②調(diào)速范圍廣，可實(shí)現(xiàn)平滑無極調(diào)速，精度高達(dá)0.5%，頻率變化范圍大，能廣泛適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)節(jié)的需要。③節(jié)能效果顯著，理論上節(jié)能可達(dá)30%以上。④變頻器留有各種標(biāo)準(zhǔn)接口，便于與壓力、液位、流量傳感器及微機(jī)系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)自動控制。⑤變頻器安裝容易、調(diào)試方便、操作簡單。⑥在各種啟動調(diào)速裝置中，變頻調(diào)速裝置是唯一同時(shí)兼有啟動和調(diào)速雙重功能，并可與其他各種調(diào)速設(shè)備實(shí)現(xiàn)速度匹配的調(diào)速裝置。

使用變頻調(diào)速裝置的意義在于：可以利用各種傳感器實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的在線實(shí)時(shí)控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量;利用閉環(huán)工作方式，可以減少調(diào)整工作量和減少操作人員，提高工作效率;就流體機(jī)械而言，與節(jié)流調(diào)速相比，節(jié)能效果顯著;利用變頻器調(diào)速實(shí)現(xiàn)節(jié)流，延長了設(shè)備壽命，降低了選煤成本。

3 應(yīng)用探討

機(jī)電一體化設(shè)計(jì)中，為提升各設(shè)備工作效率，結(jié)合 生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的供料方式及特點(diǎn)，引入了變頻調(diào)速新技術(shù)。變頻器的應(yīng)用能夠根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要提供合適的轉(zhuǎn)速，避 免了人工操作不當(dāng)造成的安全事故，同時(shí)提高了生產(chǎn)自動 化程度，使其向智能化、綠色化及數(shù)字化方案發(fā)展，實(shí)現(xiàn) 了機(jī)電一體化。

3.1 在給煤機(jī)中的應(yīng)用

在淮河能源煤業(yè)公司某選煤廠，原煤倉機(jī)給煤任務(wù)由振動給煤機(jī)來完成，在控制系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)了這一目的。通過修改設(shè)定值改變變頻調(diào)速系統(tǒng)頻率輸出，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)整給煤量。給煤機(jī)采用慣性振動器為激振源，根據(jù)簡諧振動原理可知：諧振頻率和諧振振幅都隨著角速度的增大而增大，因此，通過手動或設(shè)定值改變變頻調(diào)速系統(tǒng)輸出值，調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過改變角速度來改變諧振頻率與振幅，即改變箱體振動頻率，使配煤連續(xù)以箱體頻率向前跳躍，達(dá)到調(diào)整給料量的目的。

3.2 在跳汰機(jī)排料系統(tǒng)中的應(yīng)用

跳汰機(jī)在煤礦類企業(yè)中的地位十分重要。由矸石段、中煤段兩部分組成機(jī)械整體，每一部門又分配安裝有與之匹配的電機(jī)，電機(jī)的作用在于實(shí)現(xiàn)排料。在跳汰機(jī)的工作過程中，要結(jié)合床層的實(shí)際厚度進(jìn)行針對性的排料進(jìn)程和運(yùn)行速率選擇。通過電腦數(shù)控的方式，并以可編程邏輯控制器與變頻器實(shí)現(xiàn)對跳汰機(jī)爽段排料的動態(tài)掌控。不這樣，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化、規(guī)范化的操控，并保證了操控的質(zhì)量。具體的流程是，借助耐磨球形浮漂及傳感器實(shí)現(xiàn)對床層厚度的監(jiān)控，然后借助可編程邏輯控制器對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果作為調(diào)頻信號，以其來實(shí)現(xiàn)對大功率電機(jī)的轉(zhuǎn)動速率調(diào)控，這樣即可達(dá)到對排料速度的動態(tài)調(diào)控效果?；谇笆隽鞒?，保證了排料系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，使洗煤、選煤的工作效率得以大幅提高，從而保證了煤料的質(zhì)量。

3.3應(yīng)用于空壓機(jī)

在現(xiàn)階段的選煤工作中，最常用到的機(jī)械就是空壓機(jī)?？諌簷C(jī)在每次參與選煤工作的時(shí)候，都是采用直接啟動的方式，但是直接啟動空壓機(jī)，會消耗大量的能量，造成能源的浪費(fèi)，進(jìn)而拉低煤礦開采中的利潤率。因此，在這個過程中，采用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)就能夠更好地解決這一問題，工作人員通過科學(xué)的調(diào)節(jié)空壓機(jī)需要啟動的電源頻率，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的，并且，在合理的電流下進(jìn)行空壓機(jī)的啟動工作，還能夠減少多余電流給空壓機(jī)帶來的損害，達(dá)到延長機(jī)械使用壽命的目的。另外，在另一個角度來看，在傳統(tǒng)選煤的工作中，以外的壓風(fēng)系統(tǒng)一般會采用開環(huán)靜置的方式進(jìn)行空壓機(jī)的啟動或者是關(guān)閉，這樣的方式雖然也能起到對電流進(jìn)行調(diào)節(jié)的作用，但是這種調(diào)節(jié)方式不能起到具體變頻的作用，會對機(jī)械產(chǎn)生較大地破壞，產(chǎn)時(shí)間下會嚴(yán)重?fù)p害機(jī)械，減少機(jī)械的使用壽命。不過在其基礎(chǔ)上，采用變頻的方式對空壓機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠更好地起到穩(wěn)定設(shè)備頻率的作用，并且能夠有責(zé)一個較穩(wěn)定的電壓電流輸出，提高機(jī)械的承壓能力，延長其使用壽命。

3.4變頻技術(shù)在泵上的節(jié)能應(yīng)用

在選煤廠的水泵流量控制上可分為閥門調(diào)節(jié)以及擋板調(diào)節(jié)兩大方面。若采用閥門調(diào)節(jié)，系統(tǒng)壓力P數(shù)值將會變大，會對泵體與閥門的密封性帶來不良影響，如果長此以往，還會破壞泵體與閥門的密封性，給選煤廠帶來不必要的損失。如果采取調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方式實(shí)現(xiàn)流量的控制，系統(tǒng)所受的壓力P將會隨著泵的轉(zhuǎn)速下降而下降，不會給泵體與閥門的密封性帶來不利影響。通過分析大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選煤廠的工藝環(huán)節(jié)要求水泵流量從百分百降低一半時(shí)，在理論上，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速所消耗的功率比調(diào)節(jié)閥門的功率少75%以上。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法控制泵水量，不僅節(jié)能還能夠明顯改善設(shè)備運(yùn)行工況。閥門來進(jìn)行流量大小的調(diào)節(jié)，這在實(shí)際生產(chǎn)過程中比較耗費(fèi)人力物力，這不利于選煤廠的長遠(yuǎn)發(fā)展，對此，通過將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到選煤廠生產(chǎn)機(jī)器中，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

4 結(jié)語

實(shí)踐證明，變頻調(diào)速具有廣泛的應(yīng)用前景，變頻器在選煤廠中的應(yīng)用是十分成功的，變頻調(diào)速是選煤廠節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種重要手段。

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