產(chǎn)品與解決方案/PRODUCT AND SOLUTIONS
少用電 用好電 再生電 存儲(chǔ)電 防爆電
解決方案
能效提升 功率平衡 | 新風(fēng)光高壓防爆變頻器礦用場(chǎng)景再樹標(biāo)桿
隨著煤礦智能化建設(shè)加速推進(jìn)，井下主運(yùn)輸皮帶機(jī)、刮板機(jī)等高壓大功率設(shè)備的智能驅(qū)動(dòng)控制，成為提升生產(chǎn)效率、降低運(yùn)維成本的核心環(huán)節(jié)。以井下主運(yùn)皮帶輸送機(jī)為例，作為煤炭運(yùn)輸?shù)暮诵臉屑~，其具備大運(yùn)量、重負(fù)載、長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行的特性。傳統(tǒng)液力耦合器調(diào)速方案普遍存在滑差損耗大、系統(tǒng)效率低、調(diào)速性能受油品影響大、日常維護(hù)繁重等痛點(diǎn)，已難以匹配智能化礦山的發(fā)展需求。
高壓變頻調(diào)速技術(shù)憑借寬調(diào)速范圍、高精度控制、快速響應(yīng)、軟啟動(dòng)等核心優(yōu)勢(shì)，逐步成為井下運(yùn)輸設(shè)備的主流升級(jí)方向。新風(fēng)光高壓防爆變頻器針對(duì)煤礦井下場(chǎng)景深度優(yōu)化，以主從協(xié)同控制、大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、高可靠性等特性，為皮帶機(jī)系統(tǒng)提供更完善的驅(qū)動(dòng)解決方案，已成為煤礦智能運(yùn)輸升級(jí)的必然選擇。
山西經(jīng)坊煤礦隸屬山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)公司，主要從事原煤、洗精煤生產(chǎn)及煤矸石綜合利用。其中主運(yùn)皮帶機(jī)由3臺(tái)異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，1、2號(hào)電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)一臺(tái)滾筒，3號(hào)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)滾筒，電機(jī)功率550kW，三臺(tái)電機(jī)分別由一臺(tái)6kV855kW防爆變頻器驅(qū)動(dòng)，一臺(tái)皮帶機(jī)控制箱通過(guò)石英光纖通訊主從控制三臺(tái)變頻器實(shí)現(xiàn)功率平衡，確保運(yùn)輸系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。
6kV電網(wǎng)電壓通過(guò)移相變壓器實(shí)現(xiàn)三重功能：首先將輸入高壓降壓至三相690V獨(dú)立電源，為功率單元提供隔離供電；其次通過(guò)延邊三角形接線方式對(duì)單元輸入電壓進(jìn)行相位偏移，形成多脈沖整流結(jié)構(gòu)，有效降低電網(wǎng)諧波畸變率；最后該結(jié)構(gòu)為功率單元級(jí)聯(lián)提供了電氣隔離的獨(dú)立電源。單元級(jí)聯(lián)采用載波移相技術(shù)，通過(guò)相鄰單元載波相位差補(bǔ)償，使輸出電壓趨近正弦波。
控制系統(tǒng)以高速DSP為核心處理器，采用全數(shù)字化矢量控制算法，主控單元與功率模塊間通過(guò)光纖通訊實(shí)現(xiàn)指令傳輸與狀態(tài)反饋，可確保系統(tǒng)在爆炸性環(huán)境下的實(shí)時(shí)控制精度與抗干擾能力。
高壓防爆變頻器使用功率單元串聯(lián)疊加技術(shù)，每個(gè)功率單元接收主控機(jī)的正弦調(diào)制波，通過(guò)自身的載波移相后產(chǎn)生SPWM輸出波形，各單元輸出電壓波形相互疊加形成正弦波，使變頻器輸出波形基本與工頻電壓正弦波形相近，無(wú)需輸出濾波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)無(wú)諧波干擾；由于dv/dt小，對(duì)電機(jī)及電纜絕緣無(wú)損傷，適用于普通電機(jī)和電纜，同時(shí)實(shí)現(xiàn)5000米電機(jī)長(zhǎng)距離供電，經(jīng)坊煤礦高壓防爆變頻器放置在距離皮帶機(jī)100米橫向巷道內(nèi)。由于對(duì)電網(wǎng)側(cè)實(shí)現(xiàn)幾乎無(wú)諧波干擾，特別對(duì)電機(jī)幾乎無(wú)諧波干擾，被譽(yù)為“綠色無(wú)諧波變頻器”。
皮帶機(jī)負(fù)載在多機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)容易發(fā)生負(fù)荷分配不均的問(wèn)題。兩臺(tái)相同型號(hào)電機(jī)由于材料性能和制造工藝差異，往往轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩特性存在差異，從而影響主從機(jī)功率平衡。
為了解決上述問(wèn)題，本項(xiàng)目采用主從機(jī)高速石英光纖通訊系統(tǒng)，可快速完成數(shù)據(jù)傳輸并保證傳輸數(shù)據(jù)可靠性，除此以外新風(fēng)光高壓防爆變頻器搭載基于矢量控制的轉(zhuǎn)速下垂控制模式，可根據(jù)電機(jī)電流的變化動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)各個(gè)電機(jī)之間負(fù)載平衡的精準(zhǔn)分配。
經(jīng)坊煤礦使用高壓防爆變頻器應(yīng)用效果
1.真正實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)軟啟動(dòng)。變頻器低頻運(yùn)轉(zhuǎn)可輸出2.2倍額定力矩，啟動(dòng)時(shí)間可在1～3600s內(nèi)調(diào)整，滿足皮帶機(jī)重載軟啟動(dòng)工況需求。
2.實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)功率平衡。實(shí)現(xiàn)機(jī)頭4臺(tái)電機(jī)與機(jī)尾2臺(tái)電機(jī)距離5000米同時(shí)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩平衡。各個(gè)電機(jī)之間不平衡率小于2%。
3.實(shí)現(xiàn)在線投切功能。支持變頻器整機(jī)設(shè)備在線投入功能，當(dāng)其中一臺(tái)設(shè)備故障退出，備用變頻器立即投入，保證皮帶機(jī)不停機(jī)，運(yùn)行可靠且更安全。
4.自動(dòng)調(diào)整皮帶機(jī)運(yùn)行速度。配合煤流量傳感器，根據(jù)負(fù)載輕重自動(dòng)調(diào)節(jié)膠帶運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)“煤多快跑、煤少慢跑”，系統(tǒng)運(yùn)輸效率大幅提升。
5.節(jié)能降耗，具有重大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在實(shí)際應(yīng)用中，變頻器軟啟動(dòng)降低了系統(tǒng)啟動(dòng)沖擊，根據(jù)煤量調(diào)速降低了皮帶機(jī)系統(tǒng)的高速運(yùn)行時(shí)間，大大減小了電機(jī)、滾筒、托輥和皮帶等機(jī)械系統(tǒng)磨損，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減輕系統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作量和維護(hù)費(fèi)用，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，電機(jī)低速較高速運(yùn)行的電能消耗明顯降低。對(duì)于節(jié)約電能、降低皮帶機(jī)系統(tǒng)機(jī)械損耗具有重大意義。
應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
當(dāng)前行業(yè)主流的變頻器使用方案為采用移動(dòng)變壓器+變頻器方式供電，不僅占地面積大，而且現(xiàn)場(chǎng)走線連線施工量大；而我公司將移變和變頻器整合一體機(jī)設(shè)計(jì)，具有10kV、6kV變頻器均可選擇，大大節(jié)約占地面積以及現(xiàn)場(chǎng)施工；高壓防爆變頻器采用模塊化設(shè)計(jì)理念，按照需要更新維護(hù)功能模塊，方便產(chǎn)品后期現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。
除設(shè)備自身具備在線冗余功能外，單臺(tái)變頻器每相支持3個(gè)功率單元冗余。當(dāng)單元發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)旁路故障單元，確保生產(chǎn)過(guò)程不受影響。
自適應(yīng)各類負(fù)載運(yùn)行，多級(jí)驅(qū)動(dòng)類負(fù)載具有自動(dòng)功率平衡，無(wú)需人為干預(yù)，可支持10臺(tái)以下整機(jī)主從控制。
滿足智慧礦山通信接口，支持光纖，網(wǎng)線，無(wú)線等多種網(wǎng)絡(luò)接入方式，經(jīng)坊煤礦采用網(wǎng)口通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄蠑?shù)據(jù)監(jiān)控中心；遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷：可以通過(guò)PC或者手機(jī)APP進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)控，故障分析以及器件壽命預(yù)估。
礦山行業(yè)正加速向大型化、智能化方向轉(zhuǎn)型，國(guó)家能源局與國(guó)家礦山安全監(jiān)察局聯(lián)合發(fā)布的《煤礦智能化建設(shè)指南》明確提出，智能采煤、智能運(yùn)輸?shù)葓?chǎng)景對(duì)高電壓大功率變頻調(diào)速系統(tǒng)提出迫切需求。然而，傳統(tǒng)防爆變頻器普遍存在的輸入/輸出諧波畸變率較高問(wèn)題，成為制約井下設(shè)備應(yīng)用的瓶頸。新風(fēng)光高壓防爆變頻器在經(jīng)坊煤礦的成功應(yīng)用驗(yàn)證了技術(shù)突破，通過(guò)移相變壓器與功率單元級(jí)聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)輸入諧波畸變率<3%、輸出電壓諧波<2%的優(yōu)異指標(biāo)，成功破解井下諧波治理難題。 該方案在煤礦智能化建設(shè)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其主從下垂控制策略支持5000米超長(zhǎng)距離供電，驅(qū)動(dòng)效率提升15%，功率因數(shù)達(dá)0.99，配合光纖通訊與故障預(yù)警模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷與功率平衡自適應(yīng)調(diào)節(jié)，設(shè)備綜合能效提升20%。通過(guò)變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)革新，煤礦井下設(shè)備能耗降低18%～25%，單臺(tái)設(shè)備年減碳量超500噸，為煤炭行業(yè)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供核心裝備支撐。隨著《煤礦智能化建設(shè)指南》的深化實(shí)施，高壓防爆變頻器在帶式輸送機(jī)、刮板機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備中的滲透率將逐步提升，成為推動(dòng)煤礦智能化升級(jí)的核心動(dòng)力。
魯公網(wǎng)安備 37083002000095號(hào)
魯ICP備19001210號(hào)-1 Copyright ? 2020 All Rights Reserved
