一、前言
國內(nèi)現(xiàn)有大多數(shù)煤礦皮帶輸送機(jī)一般都采用工頻拖動(dòng),較少使用變頻器驅(qū)動(dòng)。電機(jī)長期工頻運(yùn)行加之液力耦合器效率等問題,造成皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行起來非常不經(jīng)濟(jì);同時(shí)電機(jī)無法采用軟起軟停,機(jī)械上產(chǎn)生劇烈沖擊,加速機(jī)械磨損;還有皮帶、液力耦合器磨損和維護(hù)等問題都會(huì)給企業(yè)帶來很大數(shù)額費(fèi)用問題。這些現(xiàn)狀對(duì)創(chuàng)建節(jié)能型社會(huì)是不相符合,對(duì)煤礦企業(yè)皮帶輸送機(jī)進(jìn)行變頻改造對(duì)節(jié)約社會(huì)能源、增加煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益都具有非常現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。
皮帶機(jī)通過驅(qū)動(dòng)輪鼓,靠摩擦牽引皮帶運(yùn)動(dòng),皮帶通過張力變形和摩擦力帶動(dòng)物體在支撐輥輪上運(yùn)動(dòng)。皮帶是彈性儲(chǔ)能材料,在皮帶機(jī)停止和運(yùn)行時(shí)都儲(chǔ)存有大量勢(shì)能,這就決定了皮帶機(jī)的啟動(dòng)時(shí)應(yīng)該采用軟啟動(dòng)的方式。國內(nèi)大多數(shù)煤礦采用液力耦合器來實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的軟啟動(dòng),在起動(dòng)時(shí)調(diào)整液力耦合器的機(jī)械效率為零,使電機(jī)空載啟動(dòng)。雖然有的采用了轉(zhuǎn)子串接電阻改善啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和降壓空載啟動(dòng)等方法,但電機(jī)的起動(dòng)電流仍然很大,不僅會(huì)引起電網(wǎng)電壓的劇烈波動(dòng),還會(huì)造成電機(jī)內(nèi)部機(jī)械沖擊和發(fā)熱等現(xiàn)象。同時(shí)采用液力耦合器軟起皮帶時(shí),由于起動(dòng)時(shí)間短、加載力大容易引起皮帶斷裂和老化,要求皮帶的強(qiáng)度高。加之液力耦合起長時(shí)間工作會(huì)引起其內(nèi)部油溫升高、金屬部件磨損、泄漏及效率波動(dòng)等情況發(fā)生,不僅會(huì)加大維護(hù)難度和成本、污染了環(huán)境,還會(huì)使多機(jī)驅(qū)動(dòng)同一皮帶時(shí)難以解決功率平均和同步問題。
二、VDF650的工作原理
VDF650系列變頻器可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟停止的功能,能降低機(jī)械傳動(dòng)沖擊,能延長皮帶機(jī)的使用壽命,并且從根本上解決功率平衡的問題。VDF650系列變頻器采用主從控制,通過控制變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩,使得主從變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩百分比、母線電壓基本一致。當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí),主從變頻器輸出轉(zhuǎn)矩百分比誤差在±1%。
三、VDF650系列的優(yōu)勢(shì)
1)真正實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的軟起動(dòng)。運(yùn)用變頻器的軟起動(dòng)功能,將電機(jī)的軟起動(dòng)和皮帶機(jī)的軟起動(dòng)合二為一,通過電機(jī)的慢速起動(dòng),帶動(dòng)皮帶機(jī)緩慢起動(dòng),將皮帶內(nèi)部貯存的能量緩慢釋放,使皮帶機(jī)在起動(dòng)過程中形成的張力波極小,幾乎對(duì)皮帶不造成損害。
2)實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的功率平衡。應(yīng)用變頻器對(duì)皮帶機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí),一般采用一拖一控制,當(dāng)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí),采用主從控制,實(shí)現(xiàn)功率平衡。在河南某煤礦主井皮帶為2×135KW電機(jī)驅(qū)動(dòng),采用主從控制后,輕載時(shí)主從電機(jī)電流相差5A左右,滿載時(shí)相差2A左右。基本實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的功率平衡。
3)降低皮帶帶強(qiáng)。采用變頻器驅(qū)動(dòng)之后,由于變頻器的起動(dòng)時(shí)間在1s~6500s可調(diào),通常皮帶機(jī)起動(dòng)時(shí)間在60s~200s內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定,皮帶機(jī)的起動(dòng)時(shí)間延長,大大降低對(duì)皮帶帶強(qiáng)的要求,降低設(shè)備初期投資。
4)降低設(shè)備的維護(hù)量。變頻器是一種電子器件的集成,它將機(jī)械的壽命轉(zhuǎn)化為電子的壽命,壽命很長,大大降低設(shè)備維護(hù)量。同時(shí),利用變頻器的軟起動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng),起動(dòng)過程中對(duì)機(jī)械基本無沖擊,也大大減少了皮帶機(jī)系統(tǒng)機(jī)械部份的檢修量。如河南某煤礦主井皮帶采用變頻器驅(qū)動(dòng)后,僅皮帶扣一項(xiàng)年節(jié)約費(fèi)用就達(dá)一萬多元。
5)啟動(dòng)平滑,轉(zhuǎn)矩大,沒有沖擊電流,可實(shí)現(xiàn)重載啟動(dòng)。
6)節(jié)能。在皮帶機(jī)上采用變頻驅(qū)動(dòng)后的節(jié)能效果主要體現(xiàn)在系統(tǒng)功率因數(shù)和系統(tǒng)效率兩個(gè)方面。
a、 提高系統(tǒng)功率因數(shù)
通常情況下,煤礦用電機(jī)在設(shè)計(jì)過程中放的裕量比較大,工作時(shí)絕大部分不能滿載運(yùn)行,電機(jī)工作于滿電壓、滿速度而負(fù)載經(jīng)常很小,也有部分時(shí)間空載運(yùn)行。由電機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行特性知道,電機(jī)只有在接近滿載時(shí)才是效率最高、功率因數(shù)最佳,輕載時(shí)降低,造成不必要的電能損失。這是因?yàn)楫?dāng)輕載時(shí),定子電流有功分量很小,主要是勵(lì)磁的無功分量,因此功率因數(shù)很低。采用變頻器驅(qū)動(dòng)后,在整個(gè)過程中功率因數(shù)達(dá)0.9以上,大大節(jié)省了無功功率。
b、 提高系統(tǒng)效率
采用變頻器驅(qū)動(dòng)之后,電機(jī)與減速器之間是直接硬聯(lián)接,中間減少了液力耦合器這個(gè)環(huán)節(jié)。而液力耦合器本身的傳遞效率是不高的,且主要是通過液體來傳動(dòng),液體的傳動(dòng)效率比直接硬聯(lián)接的傳動(dòng)效率要低許多,因而采用變頻器驅(qū)動(dòng)后,系統(tǒng)總的傳遞效率要比液力耦合器驅(qū)動(dòng)的效率要高5%~10%。
四、調(diào)試步驟
1)按照說明書的接線圖將變頻器的接線全部接好。
2)將電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速、額定電流輸入到變頻器的參數(shù)里。
3)判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否正確。方法:先開主機(jī),再開從機(jī),分別判斷。
4)將說明書的推薦參數(shù)設(shè)置進(jìn)變頻器。
5)空載進(jìn)行調(diào)試,觀察主從變頻器運(yùn)行是否正常。
五、結(jié)束語
經(jīng)過變頻技術(shù)改造后皮帶機(jī)運(yùn)行良好,徹底實(shí)現(xiàn)了皮帶輸送機(jī)的軟起、軟停運(yùn)行方式,大大進(jìn)步了系統(tǒng)的功率因數(shù)和系統(tǒng)效率。改造后系統(tǒng)可以根據(jù)負(fù)載變化情況自動(dòng)調(diào)整輸出頻率和輸出力矩,改變了以前電機(jī)工頻恒速運(yùn)行的模式,在很大程度上節(jié)約了電力能源;液力耦合器的退出更大地節(jié)約了設(shè)備的維護(hù)和維修用度。在煤炭行業(yè)的節(jié)能改造中應(yīng)用能夠創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益,對(duì)于創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保型的社會(huì)發(fā)揮著重要的作用。