变频器在煤矿洗煤厂等皮带机中的应用

变频器在煤矿、洗煤厂等皮带机中的应用漯河瑞来信节能科技QQ:1147566091国内现有大多数煤矿的皮带输送机一般都采用工频拖动，较少使用变频器驱动。由于电机长期工频运行加之液力耦合器效率等问题，造成皮带运输机运行起来非常不经济；同时由于电机无法采用软起软停，在机械上产生剧烈冲击，加速机械的磨损；还有皮带、液力耦合器的磨损和维护等问题都会给企业带来很大数额的费用问题。这对于现在创建环境性、节能型、友好型社会是不相符合的，对煤矿企业的皮带输送机进行变频改造对节约社会能源、增加煤矿企业的经济效益都具有非常现实的经济意义和社会意义。皮带机工作原理：皮带机通过驱动轮鼓，靠摩擦牵引皮带运动，皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动。皮带是弹性储能材料，在皮带机停止和运行时都储存有大量势能，这就决定了皮带机的启动时应该采用软启动的方式。国内大多数煤矿采用液力耦合器来实现皮带机的软启动，在起动时调整液力耦合器的机械效率为零，使电机空载启动。虽然有的采用了转子串接电阻改善启动转矩和降压空载启动等方法，但电机的起动电流仍然很大，不仅会引起电网电压的剧烈波动，还会造成电机内部机械冲击和发热等现象。同时采用液力耦合器软起皮带时，由于起动时间短、加载力大容易引起皮带断裂和老化，要求皮带的强度高。加之液力耦合起长时间工作会引起其内部油温升高、金属部件磨损、泄漏及效率波动等情况发生，不仅会加大维护难度和成本、污染了环境，还会使多机驱动同一皮带时难以解决功率平均和同步问题。变频调速是近二十年来兴起的一门新技术，它是通过改变电源频率来实现速度的调节，因其具有调速平稳、瞬态稳定性高、节能等特性越来越被人们所重视。随着变频调速技术的不断成熟，变频调速装置在皮带运输设备上的应用也越来越广泛。我公司生产的PCS系列皮带运输变频调速控制设备具有以下特点：1）真正实现了带式输送机系统的软起动。运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。2）实现皮带机多电机驱动时的功率平衡。应用变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制，当多电机驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。在河南某煤矿主井皮带为3×135KW电机驱动，采用主从控制后，轻载时主从电机电流相差?xml:namespaceprefix=st1/5A左右，满载时相差2A左右。基本实现了皮带机多电机驱动时的功率平衡。3）降低皮带带强。采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间在1s～3600s可调，通常皮带机起动时间在60s～200s内根据现场设定，皮带机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资。4）降低设备的维护量。变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现带式输送机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。如河南某煤矿主井皮带采用变频器驱动后，仅皮带扣一项年节约费用就达一万多元。5）启动平滑，转矩大，没有冲击电流，可实现重载启动。6）节能。在皮带机上采用变频驱动后的节能效果主要体现在系统功率因数和系统效率两个方面。a、提高系统功率因数通常情况下，煤矿用电机在设计过程中放的裕量比较大，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。由电机设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是效率最高、功率因数最佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。这是因为当轻载时，定子电流有功分量很小，主要是励磁的无功分量，因此功率因数很低。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。b、提高系统效率采用变频器驱动之后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力耦合器这个环节。而液力耦合器本身的传递效率是不高的，且主要是通过液体来传动，液体的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用变频器驱动后，系统总的传递效率要比液力耦合器驱动的效率要高5%～10%。另外，矿井通常离变电站距离较远，不同时段电压波动较大，利用变频器的自动稳压功能，也有部份节能作用。综上所述，皮带运输机变频控制系统可对运输皮带进行过程、逻辑控制；解决电机同轴出力不平衡的问题；在较低速度时可实现最大的转矩输出；具有完善的检测及保护特性：机械、光电双重堆料检测；冗余的速度检测；压力突变检测；烟雾、干湿、温度检测；皮带打滑检测；皮带跑偏检测；纵向撕裂保护；输送带张力下降保护；电机综合故障保护。综上所述，采用PCS系列皮带运输变频调速控制技术来改造传统的带式输送机驱动系统，不仅在技术的先进性还是带来的社会及经济效益方面都是巨大的，随着变频调速技术的不断成熟，在带式输送机的驱动上变频器将占主导地位。使用变频调速技术，对平顶山某洗煤厂的皮带机、煤浆泵等负载进行变频改造，设计方案如下：某洗煤厂160KW皮带机，采用直接起动，启动时皮带损伤严重，输煤量大大超过工艺规定，建议进行变频改造。系统设计采用日本富士FRN5000G11-200KW变频器，外形尺寸1000×680×360mm，柜体采用GGD2200×1000×600mm，变频主回路设有HD13-600A刀开关、MB30-800A空气开关，为保护变频器功率模块，主回路设置FCS3.4-1400A快速熔断器。在皮带现场设置现场操作箱，显示变频器频率、设备运行电流、现场调速电位器等。另外该洗煤厂还有一台110KW煤浆提升加压泵，由于设计缺陷，不能调速调负荷运行，煤浆池经常抽干，供应量较大。系统改造要求：煤浆泵泵入旋流器中、要求进入旋流器的没将压力近似恒定，煤浆提升（输送）流量可调，工艺停机时煤浆池的煤浆尽量抽干（否则，煤浆堵塞煤浆泵，下次启动时非常困难）。要有煤浆泵缺液保护，防止浆泵干磨。为此，可采用FRN5000G11-110KW富士变频器，采用西门子LOGO可编程控制，煤浆池内设置HYD-5m煤浆液位开关，实现缺液保护和煤浆抽净液位控制。目前系统正在安装调试，具体运行情况另行报告。