一種變頻和非變頻皮帶電機(jī)啟動(dòng)優(yōu)化的探索和實(shí)踐

牛力

摘要：在各種規(guī)模的煤炭生產(chǎn)中，皮帶輸送機(jī)以其大輸送力、低投入高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)，成為港口煤碼頭的要的運(yùn)輸工具。運(yùn)輸皮帶機(jī)啟動(dòng)一般都分為以下幾種啟動(dòng)方式：變頻皮帶啟動(dòng)、直起皮帶啟動(dòng)、軟啟動(dòng)等。皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)是否安全可靠，關(guān)系著煤業(yè)生產(chǎn)的高產(chǎn)高效。在各種運(yùn)輸皮帶啟動(dòng)中，一般都采用軟啟動(dòng)或變頻啟動(dòng)，這樣啟動(dòng)電流相對(duì)較小，啟動(dòng)更加穩(wěn)定，對(duì)電網(wǎng)沖擊較小，但是變頻器相對(duì)較貴，維護(hù)更加復(fù)雜，直起皮帶相對(duì)便宜，維護(hù)簡(jiǎn)單。

關(guān)鍵詞：電機(jī)科技;變頻和非變頻研究;皮帶啟動(dòng)

中圖分類號(hào)：TM621.71? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）05-0078-02

0? 引言

神華黃驊港務(wù)公司皮帶啟動(dòng)組合都是變頻和非變頻兩種方式。有的皮帶是變頻啟動(dòng)，有的皮帶是非變頻啟動(dòng)，有的沿線皮帶啟動(dòng)方式都是混合啟動(dòng)，這就對(duì)啟動(dòng)提出了更高要求，本文討論的就是變頻和非變頻啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)設(shè)置，變頻和非變頻的配置，以及如何啟動(dòng)才是流程啟動(dòng)最優(yōu)化，最節(jié)約啟動(dòng)時(shí)間和電能，本文還將討論逆起皮帶在未來可能應(yīng)用。

1? 背景

神華黃驊港務(wù)公司亞洲最大的翻車機(jī)群，最大的筒倉(cāng)群，對(duì)應(yīng)20條卸車流程、16條裝船流程，皮帶啟動(dòng)有變頻啟動(dòng)、直接啟動(dòng)。流程組合中有整條流程都是變頻啟動(dòng)，整條流程都是直接啟動(dòng)，還有整條流程是變頻和非變頻啟動(dòng)組合啟動(dòng)方式。在實(shí)際控制中皮帶長(zhǎng)度大小不一，造成皮帶啟動(dòng)時(shí)間也各有不同。皮帶承載力，皮帶速度也各有不同，造成皮帶順序啟動(dòng)中要保障啟動(dòng)安全。變頻啟動(dòng)時(shí)間設(shè)定，變頻器達(dá)到全速運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的所有時(shí)間在整條流程中所占的時(shí)間比重，這些都是在設(shè)定流程啟動(dòng)中需要考慮的。由于實(shí)際啟動(dòng)時(shí)間、皮帶各種參數(shù)在啟動(dòng)中所造成的影響，需要設(shè)定各條皮帶啟動(dòng)時(shí)間，才能保障在重載啟動(dòng)過程中不會(huì)因皮帶啟動(dòng)問題造成現(xiàn)場(chǎng)灑落煤。

在初設(shè)中設(shè)定的各皮帶啟動(dòng)時(shí)間都是較長(zhǎng)，報(bào)警時(shí)間也比較保守，這樣有效的保障了皮帶啟動(dòng)安全，保障了現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)，但是這樣也造成一定時(shí)間的浪費(fèi)，無法與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況結(jié)合起來，無法做到最優(yōu)啟動(dòng)。

目前黃驊港務(wù)公司生產(chǎn)三部運(yùn)行多年，各皮帶啟動(dòng)和設(shè)定基本穩(wěn)定了，這就需要對(duì)啟動(dòng)時(shí)間和順序進(jìn)行重新考量，以達(dá)到設(shè)備啟動(dòng)最優(yōu)化。

2? 當(dāng)前啟動(dòng)設(shè)定及面臨的問題

①黃驊港務(wù)公司流程分為兩種：一種是翻車機(jī)到筒倉(cāng)的卸車流程;一種是筒倉(cāng)到裝船機(jī)的裝船流程。翻堆線是由翻車機(jī)、皮帶、卸料小車組合而成。翻卸流程皮帶命名規(guī)則如下，BF->BH-1->BH-2->BD四條皮帶，皮帶啟動(dòng)設(shè)定，首先BD線聲光報(bào)警30s，報(bào)警結(jié)束后，BD線啟動(dòng)，隨后BH-2線聲光報(bào)警30s，BH-2線報(bào)警結(jié)束后，BH-2線啟動(dòng)，隨后BH-1線開始聲光報(bào)警，報(bào)警30s后，BH-1線開始啟動(dòng)，隨后BF線聲光報(bào)警，報(bào)警30s后，BF線啟動(dòng)，整條流程啟動(dòng)下來聲光報(bào)警所占用120s，與此同時(shí)，整條流程中皮帶既有變頻啟動(dòng)，又有非變頻啟動(dòng)，啟動(dòng)設(shè)定又是不同的。變頻啟動(dòng)設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間為60s，直起皮帶啟動(dòng)時(shí)間3-5s，二者之間差別很大，如果在重載啟動(dòng)過程中變頻皮帶未能全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，非變頻皮帶已經(jīng)正常運(yùn)行，這樣就有很大可能造成堵料以及灑料。針對(duì)此情況，在程序中做了相關(guān)設(shè)定，每條變頻皮帶啟動(dòng)后都有一定延時(shí)來保障變頻皮帶全速運(yùn)轉(zhuǎn)后，后一條皮帶才啟動(dòng)。經(jīng)過多次測(cè)算后，延時(shí)10s是最合適的，目前在整個(gè)流程設(shè)定里報(bào)警和啟動(dòng)時(shí)間都有一定浪費(fèi)，面對(duì)日益增長(zhǎng)對(duì)效率追求和節(jié)約能源思想下如何改進(jìn)當(dāng)前的設(shè)計(jì)是目前考慮的一個(gè)方向。

②翻堆線流程整體設(shè)計(jì)如下：翻堆線流程采用伸縮頭工藝設(shè)計(jì)，伸縮頭移動(dòng)對(duì)應(yīng)著五個(gè)工位，每個(gè)工位對(duì)應(yīng)著一列筒倉(cāng)，這樣就可以最大限度的增加流程利用率。利用伸縮頭移動(dòng)來轉(zhuǎn)換卸車流程，有效的提高了卸車效率，最大程度利用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。但是目前設(shè)定的流程中有以下幾個(gè)問題：1）一大列車分為兩小列車，在中間換倉(cāng)時(shí)候啟停流程耽誤一定的時(shí)間，如何最快捷啟停流程才能保障效率，節(jié)約時(shí)間;2）兩小列車移倉(cāng)時(shí)，需要提前移動(dòng)卸料小車，何時(shí)移動(dòng)卸料小車才能保證流程轉(zhuǎn)換最優(yōu);3）兩條流程轉(zhuǎn)換時(shí)，如何啟停皮帶才能做到最大程度節(jié)約。

③取裝線所有皮帶都是變頻驅(qū)動(dòng)的，變頻驅(qū)動(dòng)如何使用才能發(fā)揮最大價(jià)值。整條流程都是變頻驅(qū)動(dòng)，如何設(shè)定變頻器啟停、如何利用變頻斜坡啟動(dòng)，這些都是目前需要考慮問題。變頻啟動(dòng)對(duì)設(shè)備的好處沒有徹底發(fā)揮出來。

在當(dāng)前設(shè)定情況下，黃驊港務(wù)公司三四期工程已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)8年以上，流程設(shè)定已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行八年，為解決日益增長(zhǎng)的對(duì)流程效率的需求和節(jié)約用電的考慮。必須將翻堆、取裝所有流程最大范圍內(nèi)利用起來，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、程序設(shè)計(jì)統(tǒng)一結(jié)合起來，最大范圍內(nèi)利用設(shè)備本身性能，達(dá)到翻車、裝船最大化。

3? 解決措施

3.1 針對(duì)翻堆線流程啟動(dòng)解決措施。

翻堆線皮帶是由變頻啟動(dòng)和非變頻啟動(dòng)組合而成，當(dāng)前設(shè)定是能夠保障啟動(dòng)過程中不會(huì)因變頻和非變頻配合不到位造成灑落煤情況，針對(duì)此我們將變頻和非變頻重載啟動(dòng)和空載啟動(dòng)做好區(qū)分。

變頻皮帶：BF12、BF13、BH11-1、BH12-1、BH13-1、BH14-1，BD11、BD12、BD13、BD14。

非變頻皮帶：BF10、BF11、BH11-2、BH12-2、BH13-2、BH14-2，BD7，BD8，BD9，BD10。

根據(jù)上述皮帶組合而成的流程如表1。

根據(jù)流程設(shè)定變頻和非變頻組合形式多種多樣，如何優(yōu)化當(dāng)前啟動(dòng)方式，最大程度降低啟動(dòng)時(shí)間。在目前狀況下啟動(dòng)中最大問題是如何設(shè)定變頻和非變頻的配合，如何調(diào)整變頻和非變頻啟動(dòng)時(shí)間和順序才能最大限度避免電網(wǎng)沖擊，避免啟動(dòng)浪費(fèi)。

根據(jù)上述思路目前改造思路如下：將啟動(dòng)流程規(guī)定為兩種模式：①重載啟動(dòng)，這種情況下要保障重載啟動(dòng)時(shí)不能灑落煤，當(dāng)前面皮帶完全啟動(dòng)后，后面皮帶才隨之啟動(dòng);②空載啟動(dòng)，空載啟動(dòng)確保在啟動(dòng)中不會(huì)因多個(gè)直起電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)造成電網(wǎng)沖擊?？蛰d啟動(dòng)不會(huì)涉及到灑落煤?jiǎn)栴}，空載啟動(dòng)時(shí)變頻和非變頻可以同時(shí)啟動(dòng)。

重載啟動(dòng)，還是按照原始設(shè)計(jì)方案，流程開始啟動(dòng)，BD線報(bào)警30s后，BD線啟動(dòng)，隨后BH-2線報(bào)警，報(bào)警30s后，BH-2線啟動(dòng)，隨后BH-1線報(bào)警，報(bào)警30s后，BH-1線啟動(dòng)，BF線開始報(bào)警，報(bào)警30s后，BF線啟動(dòng)，整條流程啟動(dòng)完畢。

空載啟動(dòng)設(shè)定：整條流程設(shè)計(jì)思路編寫如下：當(dāng)流程啟動(dòng)開始后，整條流程所有皮帶報(bào)警全部啟動(dòng)，報(bào)警30s后，BD線啟動(dòng)，繼續(xù)報(bào)警8s后，BD線報(bào)警停止，BH-2線啟動(dòng)，報(bào)警8s后，BH-2線報(bào)警停止，BH-1線開始啟動(dòng)，報(bào)警8s后，BH-1線報(bào)警停止，BF線開始啟動(dòng)。中間增加8s報(bào)警時(shí)間是緩沖，確保電網(wǎng)啟動(dòng)平穩(wěn)。空載啟動(dòng)時(shí)間比原始設(shè)計(jì)節(jié)約時(shí)間66s，大大增加流程效率。

如何區(qū)分當(dāng)前是重載還是空載，目前沒有比較智能方法，由上述思路做出如下方案：在控制畫面中增加兩個(gè)按鈕：重載啟動(dòng)，空載啟動(dòng)。當(dāng)中控需要啟動(dòng)流程時(shí)，選擇重載啟動(dòng)還是空載啟動(dòng)，則整條流程就按照初設(shè)開始啟動(dòng)。如果中控忘記選擇重載還是空載，則程序默認(rèn)重載啟動(dòng)，最大程度保護(hù)啟動(dòng)正常。

3.2 兩小列車中間移倉(cāng)時(shí)優(yōu)化方案

目前三四期翻車機(jī)卸車都是由兩小列車組合而成一大列車，兩小列車煤種不同，需要卸筒倉(cāng)不同，由此需要在兩小列車中間進(jìn)行移倉(cāng)，如何移倉(cāng)才能保證卸車時(shí)間最少。改進(jìn)思路如下：提前將需要的卸料小車開到目的筒倉(cāng)處，再將后一條流程所需要皮帶提前啟動(dòng)，當(dāng)前半列的流程走完煤后，直接將流程切換到后一條流程中，兩條公共皮帶不停止，這樣避免了流程一起一停，最大限度的節(jié)約了作業(yè)時(shí)間，流程停止需要6-8min，如此能夠節(jié)約最少6min時(shí)間，大大增加了翻車機(jī)卸車能力。

3.3 取裝線變頻電機(jī)使用

目前取裝線都是變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這樣就避免了翻堆線的非變頻電機(jī)和變頻電機(jī)之間的配合。變頻電機(jī)有緩速啟動(dòng)優(yōu)點(diǎn)，利用變頻電機(jī)可以調(diào)節(jié)頻率特點(diǎn)，將整條流程同時(shí)啟動(dòng)，這樣就最大程度節(jié)約啟動(dòng)時(shí)間。變頻電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間60s左右，大大減少了整條流程順序啟動(dòng)時(shí)間，有效增加了取裝線流程效率。

4? 效果

翻堆線變頻和非變頻的組合，節(jié)約流程啟動(dòng)時(shí)間66s，根據(jù)三四期翻車機(jī)一年作業(yè)車列數(shù)，可以得出每年節(jié)約400多小時(shí)，大大增加翻車機(jī)卸車能力。如果再優(yōu)化兩小列車之間移倉(cāng)時(shí)間，則整個(gè)翻車機(jī)卸車能力將會(huì)更上一層樓，同時(shí)節(jié)約的電能也是一個(gè)客觀數(shù)字。

取裝線將變頻啟動(dòng)同時(shí)啟動(dòng)，節(jié)約取裝線的時(shí)間，一方面增加了取裝線作業(yè)效率，又節(jié)約了電能。

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