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浅谈变频器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:2024-01-27 13:57:41

带式输送机在煤矿生产中扮演着重要角色,其能否正常工作关系到生产可否有序进行。为了使输送机稳定正常运行,电机电源的稳定尤为重要。变频器的使用可为电机提供频率可变的电源,从而使电机稳定运转、输送机高效工作。

 

1    带式输送机的运行现状

 

带式输送机运行的过程中,最常见的就是断带、撕带的问题,出现这种问题的根本在于带式输送机的输送带是一个弹性体,在其停止、运动的过程中,输送带中含有巨大的能量。当带式输送机启动或速度要发生变化时, 输送带会因为输送机运行状况突然变化把其自身含有的能量突然释放出来,输送带因承受不了能量的急剧释放而发生断带、撕带的问题。因此, 2016 版《煤矿安全规程》中规定,在带式输送机安设过程中必须加设软启动装置来配合运行。

 

现今大多数煤矿中,用的软启动设备绝大多数是液力耦合器或CST(可控软启动设备),但这两种设备都是在工频状态下完成的,并没有用到变频技术。假设设备不使用软启动装置,带式输送机的启动电流会很大,一般是电机额定电流的4倍~7倍,这么大的电流会使得电机中的热量增加加大机械设备之间的摩擦,损害设备的安全运行,并且会对供电电网产生波动,影响电网的供电质量。此外,还会使得带式输送机工作寿命大大减短,给企业带来不必要的损失。由此,在带式输送机的运行过程中,引入变频器是很有必要的工作。

 

2    带式输送机的特点

 

带式输送机在煤矿井下运行时的工作环境十分恶劣,其自身的机械结构也十分复杂。其所需要的巷道宽度大,布置的情况复杂,出现问题的地方不确定,难以快速找到出现问题的地点,需要维修的地方多。当把变频技术引入带式输送机中,会大大减小输送机驱动装置的布置空间,且实现设备的软启动,让设备可以根据输送机所运输物料的重量及时调整带式输送机的运行速度,来达到降低成本、提高效率、使煤矿收益最大化的目的。

 

3    变频器在带式输送机中的应用

 

变频器在带式输送机中的应用有其独特的优势,它起到交流逆变的作用,将电源经过逆变转换变成另一种频率,以适应带式输送机电机的工作频率,简单有效地为输送机提供稳定频率,并且还能起到软启的作用,防止电流对电机的冲击。总之变频器在矿用皮带输送机系统的应用大大改善了电机的工作条件。

 

变频器由整流部分、储能环节、逆变部分和控制部分组成,将输电电缆输送来的交流电由整流部分变成直流电,经过电容(储能环节)到逆变部分再变成交流电提供给电机使用,如图1 所示。


 

3.1  现代化带式输送机的应用要求

 

首先考虑的是带式输送机在煤矿井下的应用。a在井下工作中,设备的运行环境十分恶劣,有瓦斯爆炸风险,所以带式输送机使用的驱动装置必须是防爆类型的;b带式输送机启动时,经常出现的状况是带料启动,这时输送机所需的启动转矩很大,所以对电机驱动装置的启动转矩要求很高;c在带式输送机中,不仅有单台电机运转,还有2 台电机同时运转的情况。这时,就对变频调速装置提出了更高的要求,它要求变频调速装置起到平衡功率的作用 ,否则极易引起功率不平衡带来的单台电机过载过流状况,从而使得电机烧毁,给企业造成不必要的损失。

 

3.2 变频器的在皮带输送机中的应用

 

变频器在带式输送机中的应用改善了输送机的工作条件,延长了输送机的使用寿命。变频器在煤矿的使用体现在很多方面,随着自动化的深入和智慧矿山的发展,自动化设备更多被使用,变频器给这些设备提供合适的工作频率及更好的工作条件,变频器扮演的角色越来越重要。

 

在电力电子技术中,变频器的实质就是一个逆变器,对电源进行了一个交--交的变化。它先将电网输送来的交流电转化成直流电,然后再将直流电变为频率不一样的交流电。一般情况下,变频器使用的材料是可控硅,再设置一个可调频率的装置,使得频率在一定范围内可调,从而达到控制电机转速的目的。矿用变频器外形见图2


 

变频器控制带式输送机有以下几个优势:

 

a可控启动、停止。变频装置可以使得带式输送机从停止状态立刻启动加速至要求的速度,此外,还可以使得带式输送机按照用户想要的方式平稳均匀地增加、降低速度,其速度调节的方式也可按照用户需求设定,比如线性变速、按物料的重量更改速度等。这样就可以减少机械的冲击,从而延长设备的使用寿命;

 

b速度的调节范围宽,可满足多种运输需求。电机转速n与电源频率f 的关系式为:



(1)中,n为电机转速,r/minf为电源频率,HzP为电机旋转磁场的极对数。

 

由此可知,电机的转速n 正比于电源频率f,所以变频器的工作原理就是通过改变电源频率来达到改变电机转速的目的。当电源频率在0 Hz 55 Hz 范围内,电机的转速范围会明显增大,而变频器的输出范围更大,所以在此基础上,变频器控制的驱动装置会使得设备的调速范围更宽调节精度更加准确,这样才能更好地满足用户需求贴合实际;

 

c控制精度高,平衡性好。井下工作环境十分恶劣传统的液力耦合器启动方式会造成设备启动困难,尤其是启动一些功率大的电机。使用传统启动方式,电压损失、功率损耗都比较大,难以保证带式输送机的持续正常运转。使用变频调速控制方式来控制带式输送机,可以对电动机的转矩电流、磁通进行检测、读取、控制,从而改变电源的频率,达到改变带式输送机电机转速的目的,通过数字控制方式,大大地提高了带式输送机的控制精度,且大幅度提升了功率平衡性;

 

d可逆运行简单、制动可靠。与传统启动方式不同,使用变频控制方式控制带式输送机运行,使其逆运动非常简单,只需要通过变频装置改变输出电压的相序就能实现。利用这种方式,克服了原来逆运行的复杂操作;


e节能省电。以1500 kW的电机为例,使用变频调速装置比传统调速方式多投资40×104元多,但以1 a 1个节点,变频调速会节电690×104 kW ·h5a内将回本并在未来的使用中节省很多资金。

 

总之,变频器在皮带输送机中的应用,使得输送机运行更稳定,而且起到节能的作用。

 

4    结语

 

实践证明,在带式输送机中使用变频调速装置会使企业的生产经济效益大幅度提升,是一种明显优于传统调速方式的选择。利用变频调速装置启动带式输送机,不仅能满足煤炭企业生产的需求安全平稳地启动电机使其运行,还能大大降低设备的维修率和工人的劳动强度。这种方式在节能省电方向也完全符合国家现如今提出的节能环保政策由此被认为是最科学的调速方式。


 

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