高壓變頻器在鋼絲繩芯帶式輸送機中的應(yīng)用研究

張欣

摘 要：近年來，變頻技術(shù)在我們許多工業(yè)領(lǐng)域都飛速發(fā)展，與傳統(tǒng)的設(shè)備相比，它的控制精度高，調(diào)速范圍廣，啟動制動性能優(yōu)良、可靠性高且環(huán)保節(jié)能。為了滿足生產(chǎn)的需要，我單位對帶式運輸機進行了全面升級改造。把高壓變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到了鋼絲繩芯帶式運輸機中，減輕了運輸負擔(dān)，提高了經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；斜井帶式輸送機；電控系統(tǒng)；應(yīng)用研究

一、工業(yè)概況

平煤股份八礦主斜井位于新副井東側(cè)，平均坡度為15°，斜長2850米由西向東延伸，主斜井鋼絲繩芯帶式輸送機采用線摩擦驅(qū)動高壓變頻調(diào)速技術(shù)，擔(dān)負己五采區(qū)的原煤運輸任務(wù)，其設(shè)備型號為：DTL120/50Z2X800+3X800，帶速4m/s，運量800t/h。電機型號為：YBBBP-4504-4，功率為800kw，電壓等級6000V。主機運距2924米，用3x800kw電機驅(qū)動，兩用一備，子機運距500米，用2x800kw電機驅(qū)動。子機膠帶機位于主機1300米處，子機上層膠帶拖住主機上層膠帶摩擦運行。考慮到主斜井運距長、運量大，為了滿足高效、快速、平穩(wěn)的運行，減輕對機械和電網(wǎng)的沖擊，故采用HIVERT高壓變頻器調(diào)速技術(shù)來滿足各種運行需求。

二、工作原理

HIVERT系列高壓變頻器為交-直一交電壓源型變頻器，應(yīng)用成熟的低壓變頻技術(shù)，采用先進的單元串聯(lián)疊波結(jié)構(gòu)、空間矢量控制的正弦波PWM方式。每相由5個功率單元串聯(lián)。高壓6kV電源直接輸入到隔離變壓器高壓側(cè)，變壓器二次側(cè)經(jīng)過降壓移相后輸出三相690V電壓，分別給各功率單元供電。功率單元經(jīng)三相全橋整流一直流濾波一單相逆變輸出三個環(huán)節(jié)，然后每相各單元串聯(lián)，三相丫聯(lián)結(jié)直接輸出高壓6kV驅(qū)動電動機運行。每個功率單元還設(shè)有單元旁路裝置，以便功率單元故障時不影響旁路故障單元，確保帶式輸送機運行的連續(xù)性。

三、高壓變頻器的特點

HIVERT系列高壓變頻器采用先進的工業(yè)計算機控制，內(nèi)置PLC。效率高，額定工況下，系統(tǒng)總效率高達96%以上，功率單元模塊化，可以互換，維護簡單，輸入電壓可調(diào)。功率單元采用光釬通訊控制，完全電氣隔離，變頻器內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可實現(xiàn)閉環(huán)運行。具有本地、遠程、上位三種控制方式。有全面的故障檢測電路、及時的故障報警保護和準(zhǔn)確的故障記錄保存。輸入、輸出諧波含量低，輸入功率因數(shù)高。功率單元工作電源為高壓開關(guān)電源，避免了瞬時停電對單元的影響，瞬時停電具有自啟保護功能。人機界面中、英文兩種語言可選，操作容易，功能強大。具有過電壓保護、缺相保護、過電流保護、欠電壓保護、器件過熱保護、瞬時斷電保護、電動機負載過載和過電流保護、限流、電壓自動調(diào)節(jié)功能。

四、運行現(xiàn)狀及應(yīng)用效果

平煤股份八礦主斜井通過采用HIVERT高壓變頻控制系統(tǒng)來驅(qū)動電機來控制鋼絲繩芯帶式輸送機的啟停，系統(tǒng)操作簡便，啟動平穩(wěn)，啟動電流小，減少對電機絕緣層的沖擊，增加了鋼繩芯膠帶和電機的使用壽命。運行模式采用主從模式，頻率給定實現(xiàn)可調(diào)，調(diào)速范圍廣，實現(xiàn)空載或輕載時低速啟動運行，重載時高速運行，減少了過電壓的故障。其電流控制在30A～55A的范圍之內(nèi)，大大降低了能耗，不僅使膠帶運輸機平穩(wěn)運行，也滿足長距離、大運量鋼絲繩芯帶式輸送機的運行需求。運行以來，提高了工作效率，保證了安全生產(chǎn)，降低了事故發(fā)生率，節(jié)約能耗，取得了顯著地經(jīng)濟效益和社會效益。高壓變頻器驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)與傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)比較具有不可比擬的優(yōu)勢：（1）提高了工作效率。通過采用高壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，提高了電機的功率因數(shù)，根據(jù)輸送帶的運煤量自動調(diào)節(jié)運行速度，使運行效率得到了提高，能夠使其工作在最佳的輸送狀態(tài)，提高了運行效率。（2）節(jié)能效果顯著。使用HIVERT系列高壓變頻器對拖動電動機進行變頻調(diào)速后，把變頻器輸出頻率設(shè)為

20～40Hz，就可以使輸送帶運行速度與井下煤倉下煤量相匹配，同時降低了運行電壓和電流.減小電能消耗。變頻調(diào)速運行比直接工頻運行可節(jié)約電能10%～15%。（3）節(jié)省維修費用。采用HIVERT系列高壓變頻器，設(shè)備自使用以來，一直穩(wěn)定運行，除正常清潔維護外，沒有發(fā)生停產(chǎn)檢修故障，這無疑節(jié)約了維修成本又保證了生產(chǎn)。（4）有效減少人力資源。采用HIVERT系列高壓變頻器運行穩(wěn)定可靠，操作簡單方便，每班只需1名司機操作即可，節(jié)約人力資源，提高生產(chǎn)效率。

五、小結(jié)

平煤股份八礦主斜井通過采用HIVERT高壓變頻調(diào)速技術(shù)，通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)了節(jié)能，設(shè)備的磨損情況有所改善，減少維修量，節(jié)約維修費用，降低了職工的勞動強度，延長設(shè)備使用壽命。與傳統(tǒng)的設(shè)備相比，保護功能更強，可以更好地過流、過壓、過熱，具有多項保護功能。實踐證明，將高壓變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到帶式輸送機上，節(jié)能效果更顯著。

參考文獻：

[1] HIVERT高壓變頻器在新疆焦煤集團帶式輸送機上的應(yīng)用

[2] 張利軍，孫瑞平.超大功率高壓變頻器的應(yīng)用研究[J].機械制造與自動化，2011（02）.