变频器在选煤厂的应用李彪.doc

变频器在选煤厂的应用李 彪（淮南矿业集团 望峰岗选煤厂 安徽淮南 232082）摘要：本文根据变频器的特点，提出变频器在选煤厂中不同设备中的应用，并能够取得较好的经济运行效果。同时，将变频驱动和液力耦合器驱动进行比较，变频驱动在节能调速及设备保护方面的作用更加明显。关键词：变频器 选煤厂 节能1引言变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。现在使用的变频器主要采用交直交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。2变频器的特点机械性能好，启动转矩大，启动电流小。采用PWM正弦波脉冲调制方式，可使电动机的转矩脉动小，实现软启动，而且运行平稳，可以大大减少大功率电动机启动时对交流电网的冲击。调速范围广，可实现平滑无极调速，精度高达0.5%，频率变化范围大，能广泛适应各种生产环节的需要。节能效果显著，理论上节能可达30%以上。变频器留有各种标准接口，便于与压力、液位、流量传感器及微机系统连接，实现自动控制。变频器安装容易、调试方便、操作简单。在各种启动调速装置中，变频器调速装置是唯一同时兼有启动和调速双重功能，并可与其他各种调速设备实现速度匹配的调速装置。变频器电气控制原理图使用变频器调速装置的意义在于：可以利用各种传感器实现设备运转的在线实时控制，提高产品质量；利用闭环工作方式，可以减少调整工作量和减少操作人员，提高工作效率；就流体机械而言，与节流调速相比，节能效果显著；利用变频器调速实现节流，延长了设备寿命，降低了选煤成本。3变频器在选煤厂的应用3.1变频器在给煤机中的应用在选煤厂中，需要通过调整给煤机给煤量大小来满足工艺要求。以振动给煤机为例，通过修改变频器系统设定值改变频率输出，改变电机转速，实现调整给煤量。给煤机采用惯性振动器为激振源，根据简谐振动原理可知：谐振频率和谐振振幅都随着角速度的增大而增大，因此，通过手动或设定值改变变频器系统输出值，调整电机转速，通过改变角速度来改变谐振频率与振幅，即改变箱体振动频率，使配煤连续以箱体频率向前跳跃，达到调整给料量的目的。3.2变频器控制重介旋流器入料泵转速根据泵的性能公式，我们知道流量Q与转速n成正比；因此，可采用变频器技术控制泵的转速从而调节流量。在选煤厂，采用变频器调节重介旋流器入料泵进料流量。液位高低通过压力变送器送给二次仪表，输出420mADC信号，在信号隔离器内转变为15VDC信号，而后送入液位调节器进行比较放大，输出420mADC信号，控制变频器频率，从而达到控制给料量的目的。在功能设定时，采用恒转矩方式，下限频率设为10HZ，上限频率设为50HZ，加速时间要设定的长一些，减速时间要设定的短一些。这样，需要增大流量时，不致因增大过快而产生溢流；液位超限时，又能迅速减小流量，避免溢流。3.3变频器在加压过滤机中的应用加压过滤机为实现槽体液位的自动控制，采用变频器变换频率来改变渣浆泵电机转速，达到调节入料量的目的。同时，主轴转速采用变频器，使主轴转速可在0.4-1.5r/min之间无极调速，性能可靠。3.4变频器在空气压缩机上的应用煤矿常用的空气压缩机有往复式(活塞式)和螺杆式。空气压缩机出厂时配套的排气压力调节装置，多数为关闭进气管式压力调节器；其工作原理是当储气罐(风包)内空气压力超过设定压力(0.815MPa)时，压缩机进气管上碟阀自动关闭，压缩机进入空转卸荷状态。当储气罐内空气压力低于设定压力(0.77MPa)时，压缩机进气管碟阀自动开启，压缩机又进入满载工作状态。空气压缩机的排气量和压力，在运转中也不是不变的，常因所使用风动机械和风动工具的台数多少而变化，所以空气压缩机工作时总是在重复满载-卸荷工作方式。满载时的工作电流接近电动机的额定电流；卸荷时的空转电流约为3050电动机额定电流；这部分电流不是做有用功，而是机械在额定转速下的空转损耗。这种机械式调节装置虽然也能起到压力调节作用，但是压力调节精度低，压力波动大；压缩机总是在额定转速下工作，机械磨损大，电耗高。根据空气压缩理论分析，在空气压缩机的汽缸容积不能改变的条件下，只有调节压缩机的转速能改变排气量；空气压缩机是恒转矩负载，压缩机轴功率与转速呈正比变化；在压缩机总排气量大于风动工具用气量时，通过降低压缩机转速调节供风压力，是达到压缩机经济运行的有效方法。在可以选用的压缩机变极电动机、改变皮带轮传动比、串极调速等调速方法中，变频器与其他调速方法相比，具有无极调速、容易实现自动控制、不用改变设备结构和安装量小的特点。变频器的优点是压力给定方便，根据用气量的变化随时调整设定值，能够实现压力闭环运行，实现压缩空气的恒压供应。3.5变频器在装车系统中的应用改造3.5.1在装车控制室安装1台变频器，输入和输出分别跨接到原进线及输出到电机的高速连线端。原牵引控制柜仍旧保留，作为备用。为防止误动作，变频控制回路与原控制回路是互锁的。要启动变频牵引系统，必须是原控制回路的主交流接触线圈均无施加电压，即串联在变频器启动回路的常闭接点均闭合的情况下，合上变频总开关才能使变频启动回路通电，变频器启动主交流接触器吸合，其常开接点吸合自保，使电机处于4极运转状态。此时，串联在原控制回路的常闭接点均打开，所以在变频器运行时，原控制回路是无法运行的。反之，在启动原控制回路电机运行后（4极或8极状态），变频器也是无法启动运行的。3.5.2在集控室增加1套控制与报警显示装置。正常运行时操作人员可调整旋钮使其改变运行速度。如在运行中出现短路或电机缺相过载，操作台上将显示并报警自动停车。3.5.3在装车变速点处安装电磁开关，其接点串入控制回路。当牵引车经过变速点时将自动改变牵引速度，保证它低速回窝。此外，还在车窝处安装监视器作为后备监视，出现故障时由人工操作回车。变频器应用后，牵引车将实现无级调速，机械的冲击性有效改善，设备的检修及维护周期延长，装车能力将有较大提高，进一步保证装车系统的正常运行。采用变频器尽管增加一些投资，但仅节省电费一项就能在两年多一点的时间内回收全部投资。3.6变频器在液压泵站中应用的优点：（1）泵站输出压力稳定，消除了高压脉动冲击现象，提高了安全性能（2）溢流阀动作减少，储液箱的温度大大降低（3）泵站以低于额定转速运行，噪声降低，磨损减轻（4）自动控制，无人值守（5）节电效果显著3.7变频器在带式输送机上的应用目前，变频器在国内煤矿的应用主要集中在带式输送机上。众所周知，皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量的能量，在皮带机启动过程中，如果不加设软启动装置，皮带内贮藏的能量将很快释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去。过大的张力波极易引起皮带被撕断。因此，煤矿安全规程规定，带式输送机必须加设软启动装置。目前煤矿采用的软启动装置绝大部分是液力耦合器。液力耦合器虽然能部分解决皮带机的软启动问题，但与变频器驱动相比，仍具有明显的劣势，具体比较列于下表：变频器驱动和液力耦合器驱动的比较比较项目变频器驱动调速型液力耦合器驱动方式矢量变频电力驱动液压结构形式变频器+电机+标准减速机（简单）电机+液力耦合器+标准减速机（简单）驱动性能高性能调速驱动，可调带速，调速范围宽。能按照皮带机的S曲线实现软启动，控制精度高一般液力驱动，带速不可调，调速范围窄，不能实现动态调整，启动时对弹性负载冲击很大可靠性可靠一般多级驱动一致性好，采用矢量控制、能实现双闭环控制、控制精度高、对多驱系统能实现功率平衡转矩一致，机械损伤小较差，对多驱系统不能实现功率平衡，机械损伤大技术先进性先进，传动的发展趋势技术落后软启动特性好（低速性能好），对电网无冲击较差（低速性能差），对电网有冲击可控线性度和调速精度高差，启动加速度大传动效率高（空气冷却）低（需水冷却系统）多级功率平衡好（电流转矩可调）实现困难（滑差调节损耗大）多机速度同步精度高精度差起动电流变频控制，启动电流小电机直接启动，启动电流为额定电流的4-7倍验带可调验带速不可以运行成本低，可节能高，至少每年换油两次，并且换油期间会影响生产回收价值大（应用场合多）低维护及备件费用少，易于获得高，需要备整机故障诊断能力强，变频器会智能辨别显示故障类型、故障位置，并且时时存储低，需要人工到现场查找能耗节能，根据运量调带速能耗高，不节能功率因数高，具有功率补偿功能低，需增加用户额外投资购买高压电容补偿装置效率高，整个速度范围内变化小低，整个速度范围内变化很大供配电简单（变频本身具有智能电机保护）复杂，需要配置断路器、高压开关、软启动器、功率因数补偿装置、电机保护装置控制及通讯开放，标准化，能采用Profibus、MODBUS等通讯协议不能自动控制，无法提高工厂生产的自动化水平体积/重量标准柜体/重量轻体积大/重量大应用业绩国内皮带机上应用业绩共多，特别是1000kw以上的业绩很多1000kw业绩很少总体价格数（进口品牌为例）1.0（一电机功率1000kw为例）1.0（一电机功率1000kw为例）采用变频器这种技术来改造传统的带式输送机驱动系统，在技术的先进性、带来的社会以及经济效益方面都是巨大的，随着社会的发展，最终在带式输送机的驱动上变频器将取代液力耦合器的主导地位。4结语实践证明，变频器具有广泛的应用前景，变频器在选煤厂中的应用是十分成功的，变频器是选煤厂节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境