高壓變頻技術(shù)在刮板輸送機(jī)上的應(yīng)用研究

郭繼輝

（山西汾西宜興煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 孝義 032302）

引言

傳統(tǒng)的刮板輸送機(jī)運(yùn)用了液壓耦合技術(shù)，該技術(shù)雖然能夠滿足電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)，但是不能解決系統(tǒng)復(fù)雜、維修工作量較大等問題。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，將變頻技術(shù)應(yīng)用在煤礦領(lǐng)域已經(jīng)是煤礦行業(yè)工作的重點(diǎn)之一，尤其是在處理刮板輸送機(jī)的斷鏈、堵塞等問題上有著積極作用[1]。

1 高壓變頻器的組成與流程

1.1 高壓變頻器的組成

高壓變頻器內(nèi)部回路主要分為主回路和控制回路。主回路是指通過主回路可以使煤礦上10 000 V的電壓在經(jīng)過移動(dòng)變電站后，變電站將電壓變?yōu)閮陕返? 903 V電壓，再將電壓輸入至變頻器，通過變頻器對(duì)電壓進(jìn)行變頻輸出控制，將電動(dòng)機(jī)的輸入電壓頻率控制在50 Hz以內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)高壓變頻器的調(diào)速控制。控制回路就是低壓控制設(shè)備，它由地面監(jiān)控、顯示臺(tái)、TK200集中顯示器、信號(hào)采集終端共同組成。其中集中顯示器在整個(gè)低壓變頻器中的意義重大。當(dāng)操作人員利用集中顯示器進(jìn)行刮板輸送機(jī)的運(yùn)行速度設(shè)置時(shí)，顯示臺(tái)能夠分別顯示出電流、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)輸、轉(zhuǎn)矩等主要的數(shù)據(jù)參數(shù)，將最終的數(shù)據(jù)信息傳送至地面監(jiān)控系統(tǒng)并保留歷史數(shù)據(jù)。集中顯示臺(tái)還能夠根據(jù)信號(hào)采集終端進(jìn)行電動(dòng)機(jī)內(nèi)油溫與油量的定位[2]。

1.2 高壓變頻器系統(tǒng)工作流程

煤礦高壓變頻系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

1）控制系統(tǒng)連接電源，進(jìn)行自檢工作，如果自檢系統(tǒng)存在故障問題，顯示器會(huì)自動(dòng)顯示故障代碼，如果故障沒有發(fā)生，就會(huì)發(fā)送移變MCB合閘命令。

2）檢驗(yàn)是否通過接收到的MCB的信號(hào)，如果沒有接收到信號(hào)就繼續(xù)等待2 s，MCB故障發(fā)生會(huì)禁止合閘，顯示故障代碼。反之，變頻器就會(huì)進(jìn)入準(zhǔn)備充電的狀態(tài)。

圖1 煤礦高壓變頻系統(tǒng)工作流程

3）操作人員通過在中央控制臺(tái)設(shè)置運(yùn)行的速度，啟動(dòng)TK200，檢測(cè)是否接收到信號(hào)，如果信號(hào)沒有成功被接收，請(qǐng)重復(fù)進(jìn)行信號(hào)的等待接受。反之，變頻器進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。

4）在系統(tǒng)運(yùn)行期間，如果發(fā)生沿線停車閉鎖或者故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)故障進(jìn)行修復(fù)，然后重新啟動(dòng)TK200。如果故障急停的現(xiàn)象發(fā)生，會(huì)直接導(dǎo)致顯示故障代碼，故障復(fù)位，控制電源重新上電。

2 高壓變頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

主機(jī)1號(hào)變頻器能夠控制兩臺(tái)叢機(jī)機(jī)器，通過線路RS-483將數(shù)據(jù)傳送至PLC控制器、顯示屏、數(shù)據(jù)上傳模塊，再通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)信息輸送至地面交換中心[3]。如下頁(yè)圖2所示。

3 高壓變頻器的諧波問題的解決

圖2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)流程圖

晶閘管換相產(chǎn)生的高次諧波會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)中的信號(hào)造成一定的干擾，圖3為6脈沖的晶閘管線路圖，整體電路線路較為簡(jiǎn)單，導(dǎo)致線路中含有高次諧波，導(dǎo)致電流的失真率達(dá)到30%左右。而圖4是12脈沖晶閘管的流程示意圖，通過電路中串聯(lián)的降低了諧波電流，使電流失真的情況保持在10%左右。6脈沖晶閘管相較于12脈沖晶閘管的經(jīng)濟(jì)成本較低，可以應(yīng)用在規(guī)模較小的變頻器系統(tǒng)中，在使用中也要注重對(duì)干擾等方面的影響。12脈沖晶閘管是針對(duì)大型的高壓變頻器應(yīng)用的，能夠通過線路中三角形的供電方式，優(yōu)化脈沖諧波。

4 液力耦合軟啟動(dòng)與變頻驅(qū)動(dòng)的技術(shù)對(duì)比

傳統(tǒng)的刮板輸送機(jī)采用的工作原理是利用液壓耦合技術(shù)，隨著變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)的不斷更新，變頻技術(shù)在市場(chǎng)的應(yīng)用越來越廣泛，表1是針對(duì)兩種工作原理進(jìn)行的技術(shù)對(duì)比分析。可以看出變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)在諸多方面均優(yōu)于液力耦合軟啟動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

將高壓變頻技術(shù)運(yùn)用在刮板輸送機(jī)上不僅節(jié)約了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)成本，而且對(duì)提高刮板輸送機(jī)的工作效率有著積極的作用，對(duì)于構(gòu)建穩(wěn)定、安全的煤礦開采環(huán)境至關(guān)重要。通過將傳統(tǒng)的液力耦合軟啟動(dòng)與變頻驅(qū)動(dòng)的技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析并應(yīng)用于刮板輸送機(jī)上，有效解決了刮板輸送機(jī)的能源消耗問題。

圖3 6脈沖晶閘管示意圖

圖4 12脈沖晶閘管示意圖

表1 液力耦合軟啟動(dòng)與變頻驅(qū)動(dòng)的技術(shù)對(duì)比