2011-10-17 16:24:35 來源:水泥人網(wǎng)

HIVERT系列通用高壓變頻器在礦山強力皮帶機上的應(yīng)用

??? 引言:帶式輸送機是利用傳動滾筒和輸送帶之間的摩擦力,驅(qū)動輸送帶運行的連續(xù)的運輸設(shè)備。輸送帶既是牽引構(gòu)件又是承載構(gòu)件。

??? 國內(nèi)現(xiàn)有大多數(shù)煤礦的皮帶輸送機一般都采用工頻拖動,較少使用變頻器驅(qū)動。由于電機長期工頻運行加之液力耦合器效率等問題,造成皮帶運輸機運行起來非常不經(jīng)濟(jì);同時由于電機無法采用軟起軟停,在機械上產(chǎn)生劇烈沖擊,加速機械的磨損;還有皮帶、液力耦合器的磨損和維護(hù)等問題都會給企業(yè)帶來很大數(shù)額的費用問題。這對于現(xiàn)在創(chuàng)建節(jié)能型社會是不相符合的,對煤礦企業(yè)的皮帶輸送機進(jìn)行變頻改造對節(jié)約社會能源、增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都具有非?,F(xiàn)實的經(jīng)濟(jì)意義和社會意義。隨著高壓變頻技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善,其應(yīng)用范圍越來越廣泛。本文主要結(jié)合北京合康變頻器的HIVERT系列通用高壓變頻器在山西呂梁市臨縣三交鎮(zhèn)泰業(yè)煤礦皮帶機上的實際應(yīng)用情況,對高壓變頻器在皮帶傳動場合的應(yīng)用特點和注意事項進(jìn)行簡要介紹。

??? 一、應(yīng)用現(xiàn)場的基本情況

??? 山西呂梁市臨縣三交鎮(zhèn)泰業(yè)煤礦隸屬于山西樓俊礦業(yè)集團(tuán)有限公司,如圖(1)所示;泰業(yè)煤礦礦井結(jié)構(gòu)圖,圖(2)所示;強力皮帶機數(shù)據(jù),如表(1),兩臺拖動電機數(shù)據(jù)一致,表(2)所示。

圖(1)泰業(yè)煤礦外景

??? 二、皮帶機的構(gòu)成

??? 1、拖動電機電機1和電機2,如圖(3)

圖(3)電機M1和M2

??? 2、拖動滾筒和逆止器,如圖(4)

圖(4)滾筒和逆止器

??? 3、盤形制動器,如圖(5)

圖(5)盤形制動器

??? 4、運輸強力皮帶,如圖(6)

圖(6)強力皮帶

??? 三、煤礦皮帶機變頻調(diào)速系統(tǒng)方案設(shè)計

??? 皮帶機多機變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心問題是皮帶系統(tǒng)中各電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩平衡問題。在實際應(yīng)用中,根據(jù)現(xiàn)場工藝不同,可以選擇不同的變頻控制方案。

??? 1、“一拖二”方案

??? 此方案是采用一臺變頻器同時拖動兩臺電機運行,將各個電機定子繞組直接并聯(lián)在一臺變頻器輸出測。

??? “一拖二”方案中,變頻器無法對電機的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行獨立的控制,因此各電機的出力由電機的參數(shù)和皮帶參數(shù)決定;其中,影響電機功率平衡的主要因素是電機的參數(shù)差異和拖動滾筒及皮帶的包絡(luò)角差異;正常情況下,包絡(luò)角的大小只存在設(shè)計上及加工上的差異,但是當(dāng)系統(tǒng)正常運行后,由于提升的貨物是潮濕的,皮帶在卸貨物后,上面仍殘留一些煤渣,這時候轉(zhuǎn)到拖到滾筒上,就會使拖動滾筒直徑變大;誤差越大,系統(tǒng)中電機的功率差異就會越大。

??? 采用“一拖二”方案有以下三個弊端;一是變頻器不能有效的分配兩臺電機的功率;二是需要用戶經(jīng)常清理拖動滾筒的煤渣及雜物;三是變頻器不能有效的保護(hù)每一臺電機。

??? 2、“雙機聯(lián)動”方案

??? 此方案采用兩臺變頻器分別拖動兩臺電機,將各個電機定子繞組直接分別接在兩臺變頻器輸出測。
雙機聯(lián)動同步運行變頻系統(tǒng)是由完全獨立的兩臺變頻器通過主、從機的同步通訊方式保證雙電機的轉(zhuǎn)速、以及功率平衡的。兩臺電機中任意一臺都可作為主機,另一臺為從機。

??? 雙機拖動方案中,變頻器對電機的轉(zhuǎn)矩都能獨立控制,主從變頻器通訊采用光纖通訊,抗干擾能力強,通訊速率快,用戶可不必清理拖動滾筒的煤渣及雜物,變頻器主從之間可以自動來調(diào)整變頻器輸出轉(zhuǎn)速及功率一致。

??? 四、HIVERT系列通用高壓變頻器現(xiàn)場應(yīng)用情況

??? 1.變頻器的選擇

??? 綜合現(xiàn)場工藝要求,由于現(xiàn)場強力皮帶機無負(fù)力,故采用雙臺合康HIVERT系列通用高壓變頻器。變頻器輸出數(shù)據(jù),如表(3)

表(3)變頻器數(shù)據(jù)

??? 2、合康變頻器雙機聯(lián)動控制技術(shù)

??? 雙機聯(lián)動(主從控制)同步運行變頻系統(tǒng)是由完全獨立的兩臺或者多臺變頻器通過主、從機的同步通訊方式保證雙電機的轉(zhuǎn)速、以及功率平衡的。兩臺電機中任意一臺都可作為主機,另一臺為從機,主從機之間的同步控制是由我公司自行研發(fā)生產(chǎn)的“內(nèi)嵌式同步控制器”實現(xiàn)的。同步控制的傳輸介質(zhì)為光纖通訊;此種雙機通訊方式無需增加額外的繁雜的同步設(shè)備,且已經(jīng)在變頻器內(nèi)置完成,只需要簡單的安裝操作及設(shè)置就可實現(xiàn)雙(多)機同步運行。

??? 主、從電機在運行過程中,系統(tǒng)會出現(xiàn)由工況引起的功率不對稱分配,某臺電機出力嚴(yán)重超過電動機的額定功率,而另一臺電機則會過度輕載運行。主、從電機非同步運行很容易造成運行設(shè)備的損壞。且長期運行后,超載運行的電機也會出現(xiàn)過熱、過載保護(hù)、過流現(xiàn)象或停機等事故發(fā)生。為避免功率分配的不對稱出現(xiàn),HIVERT高壓變頻器通過內(nèi)置的高速同步通訊,可將非同步狀態(tài)下輸出功率較大電機的超載功率部分及時平衡到輕載電機上,實時保持前后主、從電機功率均衡對稱分配,動態(tài)自動調(diào)整,由此實現(xiàn)主、從變頻器的同步運轉(zhuǎn),達(dá)到雙電動機同步運行的目的。

??? 3.現(xiàn)場變頻器系統(tǒng)框圖,如圖(7)所示

??? 4.現(xiàn)場功率平衡的解決方案

??? 變頻器多機運行過程中,電機的功率平衡成為運行中的控制重點。

??? HIVERT系列通用高壓變頻器采用光纖通訊,通訊速率達(dá)500kbps,足以應(yīng)付現(xiàn)場的通訊需求,并加入CRC校驗,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

??? HIVERT系列通用高壓變頻器,當(dāng)主機接收到正常啟動信號后,主機啟動變頻器,同時將運行信號,運行頻率及轉(zhuǎn)矩電流發(fā)送給從機,從機按照主機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)正常啟動、運行、輸出轉(zhuǎn)矩的控制,從機本身具備轉(zhuǎn)矩電流的調(diào)節(jié),同時將自身的轉(zhuǎn)矩電流與主機發(fā)送過來的轉(zhuǎn)矩電流做比較,從機會自動調(diào)整自身的運行頻率,從而達(dá)到兩臺變頻器的功率平衡。主機的運行界面如圖(8)所示;從機的運行界面如圖(9)所示。

??? 五、總結(jié)

??? 經(jīng)過變頻技術(shù)改造后皮帶機運行良好,徹底實現(xiàn)了強力皮帶輸送機的軟起、軟停運行方式以及轉(zhuǎn)速和功率平衡雙閉環(huán)的調(diào)節(jié),大大提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)和系統(tǒng)效率。改造后系統(tǒng)可以根據(jù)負(fù)載變化情況自動調(diào)整輸出頻率和輸出力矩,改變了以前電機工頻恒速運行的模式,在很大程度上節(jié)約了電力能源。經(jīng)過改造后的運行,事實證明HIVERT系列通用高壓變頻器有著無法比擬的優(yōu)越的產(chǎn)品性能和無法超越的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢,在煤炭行業(yè)的節(jié)能改造中應(yīng)用能夠創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益,對于創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保型的社會發(fā)揮著重要的作用。

??? 引言:帶式輸送機是利用傳動滾筒和輸送帶之間的摩擦力,驅(qū)動輸送帶運行的連續(xù)的運輸設(shè)備。輸送帶既是牽引構(gòu)件又是承載構(gòu)件。

??? 國內(nèi)現(xiàn)有大多數(shù)煤礦的皮帶輸送機一般都采用工頻拖動,較少使用變頻器驅(qū)動。由于電機長期工頻運行加之液力耦合器效率等問題,造成皮帶運輸機運行起來非常不經(jīng)濟(jì);同時由于電機無法采用軟起軟停,在機械上產(chǎn)生劇烈沖擊,加速機械的磨損;還有皮帶、液力耦合器的磨損和維護(hù)等問題都會給企業(yè)帶來很大數(shù)額的費用問題。這對于現(xiàn)在創(chuàng)建節(jié)能型社會是不相符合的,對煤礦企業(yè)的皮帶輸送機進(jìn)行變頻改造對節(jié)約社會能源、增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都具有非常現(xiàn)實的經(jīng)濟(jì)意義和社會意義。隨著高壓變頻技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善,其應(yīng)用范圍越來越廣泛。本文主要結(jié)合北京合康變頻器的HIVERT系列通用高壓變頻器在山西呂梁市臨縣三交鎮(zhèn)泰業(yè)煤礦皮帶機上的實際應(yīng)用情況,對高壓變頻器在皮帶傳動場合的應(yīng)用特點和注意事項進(jìn)行簡要介紹。

??? 一、應(yīng)用現(xiàn)場的基本情況

??? 山西呂梁市臨縣三交鎮(zhèn)泰業(yè)煤礦隸屬于山西樓俊礦業(yè)集團(tuán)有限公司,如圖(1)所示;泰業(yè)煤礦礦井結(jié)構(gòu)圖,圖(2)所示;強力皮帶機數(shù)據(jù),如表(1),兩臺拖動電機數(shù)據(jù)一致,表(2)所示。

圖(1)泰業(yè)煤礦外景

??? 二、皮帶機的構(gòu)成

??? 1、拖動電機電機1和電機2,如圖(3)

圖(3)電機M1和M2

??? 2、拖動滾筒和逆止器,如圖(4)

圖(4)滾筒和逆止器

??? 3、盤形制動器,如圖(5)

圖(5)盤形制動器

??? 4、運輸強力皮帶,如圖(6)

圖(6)強力皮帶

??? 三、煤礦皮帶機變頻調(diào)速系統(tǒng)方案設(shè)計

??? 皮帶機多機變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心問題是皮帶系統(tǒng)中各電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩平衡問題。在實際應(yīng)用中,根據(jù)現(xiàn)場工藝不同,可以選擇不同的變頻控制方案。

??? 1、“一拖二”方案

??? 此方案是采用一臺變頻器同時拖動兩臺電機運行,將各個電機定子繞組直接并聯(lián)在一臺變頻器輸出測。

??? “一拖二”方案中,變頻器無法對電機的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行獨立的控制,因此各電機的出力由電機的參數(shù)和皮帶參數(shù)決定;其中,影響電機功率平衡的主要因素是電機的參數(shù)差異和拖動滾筒及皮帶的包絡(luò)角差異;正常情況下,包絡(luò)角的大小只存在設(shè)計上及加工上的差異,但是當(dāng)系統(tǒng)正常運行后,由于提升的貨物是潮濕的,皮帶在卸貨物后,上面仍殘留一些煤渣,這時候轉(zhuǎn)到拖到滾筒上,就會使拖動滾筒直徑變大;誤差越大,系統(tǒng)中電機的功率差異就會越大。

??? 采用“一拖二”方案有以下三個弊端;一是變頻器不能有效的分配兩臺電機的功率;二是需要用戶經(jīng)常清理拖動滾筒的煤渣及雜物;三是變頻器不能有效的保護(hù)每一臺電機。

??? 2、“雙機聯(lián)動”方案

??? 此方案采用兩臺變頻器分別拖動兩臺電機,將各個電機定子繞組直接分別接在兩臺變頻器輸出測。
雙機聯(lián)動同步運行變頻系統(tǒng)是由完全獨立的兩臺變頻器通過主、從機的同步通訊方式保證雙電機的轉(zhuǎn)速、以及功率平衡的。兩臺電機中任意一臺都可作為主機,另一臺為從機。

??? 雙機拖動方案中,變頻器對電機的轉(zhuǎn)矩都能獨立控制,主從變頻器通訊采用光纖通訊,抗干擾能力強,通訊速率快,用戶可不必清理拖動滾筒的煤渣及雜物,變頻器主從之間可以自動來調(diào)整變頻器輸出轉(zhuǎn)速及功率一致。

??? 四、HIVERT系列通用高壓變頻器現(xiàn)場應(yīng)用情況

??? 1.變頻器的選擇

??? 綜合現(xiàn)場工藝要求,由于現(xiàn)場強力皮帶機無負(fù)力,故采用雙臺合康HIVERT系列通用高壓變頻器。變頻器輸出數(shù)據(jù),如表(3)

表(3)變頻器數(shù)據(jù)

??? 2、合康變頻器雙機聯(lián)動控制技術(shù)

??? 雙機聯(lián)動(主從控制)同步運行變頻系統(tǒng)是由完全獨立的兩臺或者多臺變頻器通過主、從機的同步通訊方式保證雙電機的轉(zhuǎn)速、以及功率平衡的。兩臺電機中任意一臺都可作為主機,另一臺為從機,主從機之間的同步控制是由我公司自行研發(fā)生產(chǎn)的“內(nèi)嵌式同步控制器”實現(xiàn)的。同步控制的傳輸介質(zhì)為光纖通訊;此種雙機通訊方式無需增加額外的繁雜的同步設(shè)備,且已經(jīng)在變頻器內(nèi)置完成,只需要簡單的安裝操作及設(shè)置就可實現(xiàn)雙(多)機同步運行。

??? 主、從電機在運行過程中,系統(tǒng)會出現(xiàn)由工況引起的功率不對稱分配,某臺電機出力嚴(yán)重超過電動機的額定功率,而另一臺電機則會過度輕載運行。主、從電機非同步運行很容易造成運行設(shè)備的損壞。且長期運行后,超載運行的電機也會出現(xiàn)過熱、過載保護(hù)、過流現(xiàn)象或停機等事故發(fā)生。為避免功率分配的不對稱出現(xiàn),HIVERT高壓變頻器通過內(nèi)置的高速同步通訊,可將非同步狀態(tài)下輸出功率較大電機的超載功率部分及時平衡到輕載電機上,實時保持前后主、從電機功率均衡對稱分配,動態(tài)自動調(diào)整,由此實現(xiàn)主、從變頻器的同步運轉(zhuǎn),達(dá)到雙電動機同步運行的目的。

??? 3.現(xiàn)場變頻器系統(tǒng)框圖,如圖(7)所示

??? 4.現(xiàn)場功率平衡的解決方案

??? 變頻器多機運行過程中,電機的功率平衡成為運行中的控制重點。

??? HIVERT系列通用高壓變頻器采用光纖通訊,通訊速率達(dá)500kbps,足以應(yīng)付現(xiàn)場的通訊需求,并加入CRC校驗,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

??? HIVERT系列通用高壓變頻器,當(dāng)主機接收到正常啟動信號后,主機啟動變頻器,同時將運行信號,運行頻率及轉(zhuǎn)矩電流發(fā)送給從機,從機按照主機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)正常啟動、運行、輸出轉(zhuǎn)矩的控制,從機本身具備轉(zhuǎn)矩電流的調(diào)節(jié),同時將自身的轉(zhuǎn)矩電流與主機發(fā)送過來的轉(zhuǎn)矩電流做比較,從機會自動調(diào)整自身的運行頻率,從而達(dá)到兩臺變頻器的功率平衡。主機的運行界面如圖(8)所示;從機的運行界面如圖(9)所示。

??? 五、總結(jié)

??? 經(jīng)過變頻技術(shù)改造后皮帶機運行良好,徹底實現(xiàn)了強力皮帶輸送機的軟起、軟停運行方式以及轉(zhuǎn)速和功率平衡雙閉環(huán)的調(diào)節(jié),大大提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)和系統(tǒng)效率。改造后系統(tǒng)可以根據(jù)負(fù)載變化情況自動調(diào)整輸出頻率和輸出力矩,改變了以前電機工頻恒速運行的模式,在很大程度上節(jié)約了電力能源。經(jīng)過改造后的運行,事實證明HIVERT系列通用高壓變頻器有著無法比擬的優(yōu)越的產(chǎn)品性能和無法超越的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢,在煤炭行業(yè)的節(jié)能改造中應(yīng)用能夠創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益,對于創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保型的社會發(fā)揮著重要的作用。

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