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同步变频驱动技术在带式输送机中的应用

作者:四川天屿翔机械设备有限公司 浏览: 发表时间:2024-01-04 11:39:19

目前,CST可控驱动系统已配备在很多地区(包括陕西、晋冀地区)大型煤矿井下的带式输送机上。装有CST可控驱动系统的带式输送机起动平稳,且运行效率极高,但其投入成本大,故障率高。而变频传输系统不仅可以实现带式输送机平稳起动和高效运行,而且投入成本小,故障率低,同步变频驱动技术在带式输送机中的应用具有广阔的前景。

 

1  带式输送机驱动方式

 

高负载、长运程、大马力和高效率是未来带式输送机的发展方向,当前,输送机已成为影响煤矿生产效率的关键运输因素。带式输送机的驱动方式有CST可控驱动、双速电动机和液力偶合器等,但其都具有以下几个缺点:

 

1)带式输送机功耗较大,其以摩擦驱动,高速运转致使输送带磨损严重,输送带更换更为频繁。

 

2)带式输送机的负载不是固定不变的,它的运煤量是根据需求变化的,如果一直使带式输送机处于高速运转,致使不必要的电能浪费。

 

2  变频传输系统特点

 

变频传输系统示意图如图1所示,其具有以下特点:

 

1)起动较平滑且转矩大。启动变频驱动器时,根据运送煤炭量的多少,绘制相应的加减速曲线,依照加减速曲线运行,增加启动平滑性,减少对突然加减速对输送带和电动机的冲击,延长输送机的使用寿命,同时也可以大大减少了故障发生次数。但在实际使用过程中,有时会发生停电故障,如果输送机的负载较大,就会造成停机,故此,可以采用DTC控制技术,使输送机在低频运行状态下最大也能输出200%的额定扭矩,保证了输送机正常平滑启动。

 

2)系统可实现实时精准调控。变频器之间通过总线通信相互连接,且设定一个主机,用于实时控制从机的自动启停、制动等操作,且调度监测平台还可以获取变频器的工作状态。当输送的煤炭量发生变化时,变频器实时精准地调整输出功率和力矩,实现恒速输送。

 

3)多级联合平衡控制。在带式输送机实际运行过程中,负载并不是均匀分布的,采用挠性连接的驱动电机就会发生载量分配失衡。带式输送机由多台驱动电机驱动,驱动电机由单独的变频器操控,可称为“一 拖一 ”操控方式,主变频器控制其他变频器,实现变频器之间联合控制,即“1+N”的控制方式,从而通过精度调节达到均衡负载的目的。

 

4)自检模式。验带检查需要带式输送机在低速的工况下运行,验带频率可以提前设定,方便操作。这种模式可以让操作者快速掌握损耗状况,保障运转过程的安全。

 

5)减少维护成本。变频器质量稳定耐用,故障率很低,且没有液压油和物理损耗,由于变频器具有柔性启动特性和缓和冲击的特点,可以使输送机起动更加平稳,减少了输送机的损耗。

 

6)绿色、节能。具体表现为:①运转速率的自动调节。在实际生产过程中,带式输送机的输煤量不是固定不变的,传统的带式输送机在输煤量小时,会增加运转速度,从而致使物理传动部件的磨损增加,效率大幅降低。采用变频器驱动技术可以根据输煤量调整输出功率和力矩,实现运转速率的自动调节,降低功耗,延长输送带使用寿命;②变频器的使用能够大大地提高功率因数,至少可以将功率因数提高到0.96,无功功率被有效地遏制;③采用变频器调节的方式可以将减速器直接连结到电动机上,直接连接可以大幅地提升5%~10% 的传递效率;④带式输送机由多台驱动电机驱动,采用一台变频器操控一台驱动电机这样的一拖一的操控方式,通过主变频器控制其他变频器,实现变频器之间联合控制,实现均衡负载,减低功耗。


 

3  变频驱动调节技术的实际应用

 

3.1  实际应用情况

 

常村煤矿是一个特大型煤矿,其年产量可以达到 1000×104t20110 采煤工作面回采巷道总长度8000m,在这个回采巷道内共设置了2 台规格是4.8m/s 的传输速率,1.5m 的带宽,载量3650t/h1250V 电压的带式输送机。其中一台的驱动源是机头4 ×400kW 电动机 + 4 × CST420KS 3000m输送机;另一台是新购的驱动源是机头3 ×500kW 电动机 + 中部 3×500kW 电动机 +6 × BPJ-500/1140 变频器的 5000m 带式输送机。机头至中区的长度为 2700m6个变频器分成两部分,前边3部,中间有3部,采用光纤将其连接,进行组网。该套带式输送机由转换开关、变频器、电动机、张紧部件、操作台、减速器油泵、通风机与安全部件等组成了一个完整的驱动调节及保障系统,变频器是最为重要的调节中枢。6 部变频器组成总线网络,采用主从操作,即前端 1号机采用操作台操作,从机跟随主机同步工作,则动态功率平衡。图 2表示的是对带式输送机的速率调节、关机等详细配置情况。从 2017~2018 3 变频驱动系统运行平稳。20112采煤工作面回采带式输送机上且运行状态良好。


 

1)变频驱动设备在系统工作及启停过程中,录入和输入状态、变频器运行和设备连接状况及各类报警 均可实时显示,方便操作人员操作。

 

2)变频器由多重措施保护,只有各项检测指标都达成,才可以起动,否则无法起动。

 

3)在工作时,装置实时检测设备连接、事故起因和水温等情况,以保证带式输送机起动前后工作平稳。

 

4)在满载时,带式输送机即使发生故障,致使停机,也不需要人工铲煤卸载即可重新平稳起动。

 

3.2  应用效果分析

 

永磁变频驱动装置的能耗比传统的异步电动机明显更低。相同工况下能耗量仅为“异步电动机 + CST 驱动装置 ”的77.7%。具体对比数据见表1


 

1CST驱动装置的传动效率是0.83,传动消耗能量是220kW,在加上CST油冷部件消耗的能量是105.5kW,按满负荷运行计算,CST总消耗能量是325.5kW

 

2)永磁同步变频驱动装置的传动效率是0.96,因此装置无油冷部件,故此项消耗为零。按满负荷运行计算,装置总消耗能量是55kW,装置对比节能率是22.5%

 

4  结论

 

1)常村煤矿的20112 20110工作面长期使用变频驱动调节系统,效果不错,因该系统具有调节便捷、操作方便、较高的稳定性、维护方便、较少的维修次数、较好的变速效果、能平滑起动等特点,所以井下带式输送机可以平稳运行。

 

2)该装置的滚筒和电动机直接相连,使机头体积降低,且结构简单,所占面积较小。装置仅由滚筒与永磁电动机两部分组成,具有较低的故障率与较强的稳定性,操作方便的特点,对共振与噪声等也有较好的改善,且传动效率较高。当设备在负载与空载的工况下工作时,速度可以调整,节能效果明显,也可实现实时监测。该装置在使用过程中也会得到优化,并可推广应用到其他驱动系统。

 


 

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