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变频技术在煤矿带式输送机的应用

 论文栏目:变频技术论文     更新时间:2018/11/7 11:05:18   

摘要为实现带式输送机的稳定高效运转,降低运输成本,对带式输送机液压耦合器启动方式存在的不足及变频调速技术的优点进行了分析,通过对输送机的启动方案进行优化,采用主-从控制的变频调速方案,提高了矿井运输系统的自动化程度,节约了运输用电成本。

关键词变频器;主-从控制;带式输送机;应用分析

1带式输送机传统启动方式存在的不足

(1)空载启动电流大带式输送机采用传统的液压耦合器进行启动时,不能先工频启动,因为工频启动时,存在的电流是带式输送机电机额定电流的3倍以上,此时,电机的机械应力由于受到较大电流造成的瞬时冲击影响瞬间增大,容易导致电机内部构件损坏,因此,应先空载启动。其次,采用液压耦合器启动时,会对供电电网造成电压降低、电网谐波等影响,严重影响井下其他供电设备的运转。(2)胶带强度要求高采用液压耦合器进行启动时,带式输送机的加载工作会在短时间内完成,在加载时,胶带短时间内承受的张力较大,如果胶带强度低,则容易断裂破坏,因此,必须采用强度高的胶带,避免胶带发生破坏。(3)电机功率不平衡由于矿井原煤运输所采用的带式输送机运输距离长,运输量大,因此,带式输送机一般采取双电机驱动,所以,在工作过程中存在电动机功率不平衡的问题,而带式输送机采用液压耦合器启动方式不能长期有效解决这个问题。

2变频启动优点分析

变频器工作时,可以将直流电再次转换为交流电,此时的交流电虽然是单相或者三相电,但在电压及频率方面不同于电网输出的交流电,该不同在电机的运行曲线上表现为曲线平行下移,表明此时电动机的启动转矩较大,可以以小电流启动重载负荷。因此,变频启动主要有以下几个优点:(1)实现带式输送机缓慢启动。由于带式输送机的电机启动较慢,因此,带式输送机加载时间较长启动缓慢,且电机的缓慢启动或停止可以使胶带自身储存的能量得到有效释放,减轻带式输送机启动或停止时的张力,有效地保护胶带,避免其遭到破坏。(2)对胶带强度要求低。由于在1h之内对变频器的启动时间进行调整,而可根据现场情况在5min内对带式输送机的启动时间进行调整,使得输送机具有充分的启动时间,启动时的冲击力减小,从而不需要胶带具有很强的强度,节约了胶带成本,且对电机内的设备损坏相对减小,提高了电机的使用寿命。(3)带式输送机采用变频方式启动时,可以采用一拖一的控制方式,实现电机转矩平衡,有效解决带式输送机双电机驱动功率不平衡的问题。且在低频运转情况下,变频器输出的力矩可以是额定力矩的2倍,实现平稳的带式输送机重载启动。(4)自动调速功能及节能。变频系统在煤流传感器的作用下结合胶带的负载情况对输送机的运行速度进行自动调整,这个可以减轻胶带的磨损情况,延长其使用寿命。且变频调速系统的变速功能是通过无极调速的交流传动系统实现,因此,在带式输送机空载的情况下,在额定带速内可以随意调整胶带运行速度,实现胶带机低速运转,在胶带低速运转条件下对胶带进行检修,可以节省时间,降低劳动强度。由于煤矿实行三八制作业,每班开采的煤量不同,因此,带式输送机不同时间段内的运煤量会发生变化,如果运煤量小时,胶带仍然在高速运转,将消耗大量电能,不利于节能降耗。因此,可以通过变频器结合胶带的负载情况对输送机的运行速度进行自动调整,节约电能。

3常村煤矿胶带机变频调速方案分析

常村煤矿运输原煤所使用的胶带输送采用双电机拖动,即驱动方式为双电机驱动,两台电机均安装在带式输送机机头处,其功率均为1400kW,该带式输送机原来采用液力耦合器进行启动,带式输送机工作期间,多次出现胶带跑偏、断裂等情况,在用电成本增加的同时,检修成本也在增加。因此,需要采用变频技术对胶带机的启动方式进行优化。根据现场实际情况,对以下三种调速方案优缺点进行对比分析,确定最符合实际情况的调速方案。方案一:一拖多方案,该方案适合电机功率小且电机数量为3台以下的情况,成本较低;方案二:主从控制方案,该方案适合电机数量少于3台情况,且每台电机的输出功率相同,控制系统简单;方案三:统一控制方案,该方案适合电机数量在3台以上的情况,且系统较为复杂。为了能更好地控制带式输送机的负载平衡,根据常村煤矿现场实际情况对各方案的优缺点进行比较分析,确定采用方案二对常村煤矿带式输送机调速系统进行改造。即一台为主控变频器,确定电机的输出转矩,另一台变频器受主变频器控制,与主控运行保持同步,主-从控制方案示意图如图1所示。由图1可知:主控变频器同时控制该矿带式输送机所使用的两台电机的输出转矩,且控制1#电机的转速,而2#电机的转速则由从控变频器控制。本次改造所使用的主控与从控变频器均具备报警逻辑信号输出及外部信号连锁控制两种功能,主控变频器不仅可以接收来自远程和内部的信号指令,可以接收从控变频器发出的指令,同样,从控变频器也可以接收内外部及主控的指令。为将电机的转速精度控制在0.5%之内,两个变频器均采用速度传感器控制技术。

4结语

改造后的实际应用情况表明,采用主-从变频控制方案后,不仅可以实现对输送机工况进行调节,提高了矿井运输系统的自动化程度,同时大大节约了运输用电成本,有利于实现矿井节资降耗的生产目标。此外,变频调速技术的应用实现了胶带低速检修,节约了检修时间,降低了工人的劳动强度,减轻了胶带的磨损及启动对电机内部构件造成的损坏,值得进行推广应用。

【参考书目】

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作者:苗志刚 单位:阳煤集团机电设备管理中心

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