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產品常識
概述礦用變頻器的發展與應用

 

發布日期:[2012-12-8 21:54:00]    來源:泰安鑫源電子

 
 

          應用高新技術改造傳統煤炭工業 ——現代電力電子技術與電力傳動技術在煤礦的應用 20世紀90年代,我國已成為世界上第一大產煤國,我國煤炭資源豐富,勞動廉價,本應在國際市場競爭中占有優勢,但由于技術、管理、體制等原因,大多數煤礦的勞動力效率低下。

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        21世紀人類已進入“信息時代”,它的特點是信息存儲和快速傳遞。但在信息社會中,信息不能直接制造產品,生產能源,傳統產業將繼續存在,而電力電子技術便成為信息產業與傳統產業之間的橋梁或接口,因此,它在改造傳統煤炭工業中起到舉足輕重的作用。隨著煤礦向大型化方向發展,設備也向大型化、大功率化方向發展,因而對電能提出了新的更高的要求。電力電子技術是借助于半導體功率器件對電能進行轉換、控制和優化利用的技術。電力電子技術較早用于煤礦是礦井提升機,并且發展迅速。此外,電力電子技術在先進國家已普遍用于帶式輸送機的調速或帶式輸送機起動控制、風機調速(包括主通風機和局部通風機)和水泵的調速。上述設備多采用現代交流調速,除了可以提高調速的性能外,更主要可以節省能源。目前我國在上述設備中采用調速技術還不夠廣泛,市場潛力巨大。電力電子技術能把電能從一種形式高效地轉換成另一種形式,而且能對電能進行控制,在煤炭工業中有廣闊的應用前景。但我國煤炭行業電力電子技術應用與先進國家相比差距大,潛力也大。

       目前在國內煤炭行業電力電子技術已在部份礦務局得到推廣。在現代化礦井中,由于設備大型化,自動化水平較高,噸煤人工費用所占比例不大,而電費所占比例增加,要降低成本,增強競爭力,應重視利用現代調速技術節約能量,例如在風機、水泵、帶式輸送機等設備上實現調速。

        下面分別談變頻器在煤礦帶式輸送機、礦井提升絞車、乳化液泵站的應用。

       第一、 帶式輸送機目前,變頻器在國內煤礦的應用主要集中在帶式輸送機上。眾所周知,皮帶是一個彈性體,在靜止或運行時皮帶內貯藏了大量的能量,在皮帶機起動過程中,如果不加設軟起動裝置,皮帶內貯藏的能量將很快釋放出去,在皮帶上形成張力波并迅速沿著皮帶傳輸出去。過大的張力波極易引起皮帶被撕斷。因此,《煤礦安全規程》規定,帶式輸送機必須加設軟起動裝置。目前煤礦采用的軟起動裝置絕大部分是液力偶合器。液力偶合器雖然能部分解決皮帶機的軟起動問題,但與變頻器驅動相比,仍具有明顯的劣勢:首先,采用液力偶合器時,電機必須先空載起動。工頻起動時,最初的電流很大,為電機額定電流的4--7倍。大的起動瞬間電流會在起動過程中產生沖擊,引起電機內部機械應力和熱應力發生變化,對機械部分造成嚴重磨損甚至損壞。同時還將引起電網電壓下降,影響到電網內其它設備的正常運行,因此,大容量的皮帶機還必須附加電機軟起動設備。其次,液力偶合器長時工作時,引起液體溫度升高,熔化合金塞, 引起漏液, 增大維護工作量,污染環境。

      第二,采用液力偶合器時,皮帶機的加載時間較短,容易引起皮帶張力變化,因此對皮帶帶強要求較高。

       第三,一般的皮帶機都是長距離大運量,通常都是多電機驅動,采用液力偶合器驅動,很難解決多電機驅動時的功率平衡。隨著電力電子技術的發展。

       變頻技術在最近二十年飛速發展,在部分煤礦企業獲得了廣泛應用,例如晉城煤業集團、潞安礦務局、淮北礦務局等。運用變頻器對帶式輸送機的驅動進行改造,將給用戶帶來極大的社會和經濟效益:

     第一,真正實現了帶式輸送機系統的軟起動。運用變頻器對帶式輸送機進行驅動,運用變頻器的軟起動功能,將電機的軟起動和皮帶機的軟起動合二為一,通過電機的慢速起動,帶動皮帶機緩慢起動,將皮帶內部貯存的能量緩慢釋放,使皮帶機在起動過程中形成的張力波極小,幾乎對皮帶不造成損害。

      第二,實現皮帶機多電機驅動時的功率平衡。應用變頻器對皮帶機進行驅動時,一般采用一拖一控制,當多電機驅動時,采用主從控制,實現功率平衡。在晉城煤業集團王臺二號井順槽皮帶為2×200KW/660V電機驅動,采有主從控制后,輕載時主從電機電流相差5A左右,滿載時相差2A左右。

       第三,降低皮帶帶強。采用變頻器驅動之后,由于變頻器的起動時間可在1S~3600S可調,通常皮帶機起動時間在60S~200S內根據現場設定,皮帶機的起動時間延長,大大降低對皮帶帶強的要求,降低設備初期投資。

      第四,降低設備的維護量。變頻器是一種電子器件的集成,它將機械的壽命轉化為電子的壽命,壽命很長,大大降低設備維護量。同時,利用變頻器的軟起動功能實現帶式輸送機的軟起動,起動過程中對機械基本無沖擊,也大大減少了皮帶機系統機械部份的檢修量。如晉城煤業集團王臺二號井順槽皮帶采用變頻器驅動后,僅皮帶扣一項年節約費用就達一萬多元。

      第五,節能。在皮帶機上采用變頻驅動后的節能效果主要體現在系統功率因數和系統效率兩個方面:

     1、 提高系統功率因數 通常情況下,煤礦用電機在設計過程中放的裕量比較大,工作時絕大部分不能滿載運行,電機工作于滿電壓、滿速度而負載經常很小,也有部分時間空載運行。由電機設計和運行

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