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標(biāo)題: 礦用隔爆兼本質(zhì)安全性變頻器在煤礦井下皮帶機(jī)上的應(yīng)用 [打印本頁]
作者: 早安女巫 時(shí)間: 2014-1-22 14:25
標(biāo)題: 礦用隔爆兼本質(zhì)安全性變頻器在煤礦井下皮帶機(jī)上的應(yīng)用
本帖最后由 早安女巫 于 2014-1-22 14:28 編輯
煤炭堪稱我國第一大能源行業(yè)，既是產(chǎn)能大戶、耗能大戶也是節(jié)能潛力大戶。節(jié)能減排是我國的一項(xiàng)基本國策，但是就我國目前煤礦行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r來看，存在很大的能源浪費(fèi)現(xiàn)象；在煤礦行業(yè)內(nèi)，由于井下空間空氣流動性差，變頻器又采用隔爆外殼，所以散熱問題便顯得尤其重要；目前煤礦的散熱主要有熱管自然冷卻、加風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷、水冷三種方式。
一、現(xiàn)場工況
山西朔州某煤業(yè)公司井下皮帶運(yùn)輸機(jī)，二臺400KW的電機(jī)同時(shí)驅(qū)動一條1200米的皮帶運(yùn)輸機(jī)，二臺500KW防爆變頻器分別驅(qū)動二臺電機(jī)同步運(yùn)行，二臺變頻器之間通過通訊的方式主從運(yùn)行。
二、系統(tǒng)構(gòu)成
1.變頻器
電抗器箱：包含LCL電源濾波
變頻器箱：整流回饋單元、逆變單元、二次控制回路
5.6寸人機(jī)界面
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2014-1-22 14:23 上傳
2.控制系統(tǒng)
本系統(tǒng)包括邏輯處理系統(tǒng)以及預(yù)留的上位機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)接口。
邏輯處理系統(tǒng)采用西門子S7-200系列PLC，通過采集現(xiàn)場的故障信號、電機(jī)保護(hù)信號、皮帶運(yùn)輸機(jī)保護(hù)信號來控制變頻器的啟停，傳感器根據(jù)皮帶運(yùn)輸機(jī)的煤位或煤量來自動調(diào)整變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。
預(yù)留的上位機(jī)擴(kuò)展接口可以在不加任何硬件的情況下直接連接上位機(jī)，可以顯示變頻器運(yùn)行狀態(tài)、皮帶機(jī)保護(hù)信號狀態(tài)、故障查詢等。
3.保護(hù)系統(tǒng)
皮帶機(jī)的各種保護(hù)傳感器、跑偏傳感器、拉線急停開關(guān)、煤位、斷帶傳感器、速度傳感器、煙霧傳感器、語音報(bào)警、灑水裝置等。
4、電氣方案
煤礦井下皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)多為雙滾筒或多滾筒驅(qū)動，為了保證系統(tǒng)的同步性，首先必須保證機(jī)頭的各滾筒同步啟停；同時(shí)為了保證系統(tǒng)的運(yùn)輸能力，應(yīng)盡量保證各滾筒之間的功率平衡。通過調(diào)整相應(yīng)兩變頻器的速度給定來調(diào)整兩電機(jī)之間的速度差，便可任意增大或減小兩驅(qū)動電機(jī)的電流差值。因此可以通過單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制各電機(jī)的電流值，通過調(diào)整各電機(jī)的速度來使各電機(jī)電流值逐步趨于平衡。
防爆變頻器帶動皮帶輸送機(jī)工作時(shí)，采用主從聯(lián)動方式。主機(jī)的輸出是從機(jī)的給定，從機(jī)跟蹤主機(jī)的參數(shù)，主從機(jī)的數(shù)據(jù)交換通過通訊線路進(jìn)行。具體可以根據(jù)皮帶輸送機(jī)機(jī)械驅(qū)動裝置的布置作調(diào)整。
多臺電機(jī)驅(qū)動同一負(fù)載時(shí)會出現(xiàn)速度不同步問題，速度快的電機(jī)將承受較重負(fù)載。這種情況下，變頻器可根據(jù)負(fù)載變化自動調(diào)整運(yùn)行頻率，從而使負(fù)載均衡分配。
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如上圖，兩臺變頻器一臺設(shè)置為主機(jī)，另一臺則設(shè)為從機(jī)。主從機(jī)通過通訊線路（Modbus總線、Profibus總線、485通訊）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。兩臺電機(jī)采用無傳感矢量控制方式同時(shí)起動，主機(jī)的速度輸出作為從機(jī)的速度輸入給定。從機(jī)可根據(jù)負(fù)載變化自動調(diào)整運(yùn)行頻率，跟蹤主機(jī)以保持同步，實(shí)現(xiàn)電機(jī)功率平衡。此方式速度控制精度高、動態(tài)響應(yīng)快，可隨負(fù)載變化動態(tài)調(diào)整速度輸出。在匹配煤流傳感器后，可自動依據(jù)煤流大小自動調(diào)速，在大量節(jié)約電能的同時(shí)可提高電機(jī)功率因數(shù)。
能量回饋時(shí)，二臺整流單元分別將電機(jī)發(fā)出的能量回饋給電網(wǎng)，經(jīng)過濾波單元回饋電網(wǎng)的三相波形近似于正弦波，功率因數(shù)接近1.
模塊式安裝（配電部份、濾波部份、整流回饋部份、逆變部份），方便維護(hù)。
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三、 散熱方式
由于變頻器的所有元件都裝在防爆腔內(nèi)，空氣不能流動，鑒于這種情況，我們采用了一種新的散熱技術(shù)——熱管散熱技術(shù)。
（1）熱管是一種具有極高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過全封閉真空管內(nèi)介質(zhì)的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量，冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變。具有等溫性好、遠(yuǎn)距離傳熱、溫度可控制等一系列優(yōu)點(diǎn)。由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點(diǎn)。
（2）將變頻器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成一個大單元，安裝在長方體防爆腔內(nèi)后壁，通過過度散熱器與IGBT模塊、整流模塊等發(fā)熱元件接合，防爆外殼外壁加焊槽形散熱器，過度散熱器與槽形散熱器通過熱管相連接。變頻器內(nèi)部產(chǎn)生的熱量就通過防爆腔后壁熱管槽形散熱器散發(fā)出去。
（3）由于散熱功率的增加，變頻器的散熱量=3%X額定功率（KW），熱管自身的散熱量不能滿足要求，所以變頻器采用熱管加風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷的方式散熱。外罩采取四周封閉結(jié)構(gòu)，風(fēng)機(jī)采用從下往上抽風(fēng)的方式進(jìn)行強(qiáng)迫散熱。如下圖所示：（風(fēng)機(jī)選用品牌風(fēng)機(jī)，并單獨(dú)取得煤安證書）。
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如上所述，熱管加風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷具有對環(huán)境要求低、防灰塵、散熱器免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)；選用品牌風(fēng)機(jī)提高了風(fēng)機(jī)的壽命，增加了變頻器穩(wěn)定性。
四、 節(jié)能
由于變頻器的四象限運(yùn)行，能夠?qū)⒇?fù)載的慣性能量和電機(jī)發(fā)出的電能反饋給電網(wǎng)，并擁有再生功能和快速制動功能，變頻器前端采用先進(jìn)的IGBT PWM整流技術(shù)，優(yōu)化的SVPWM控制算法，功率因數(shù)接近1；
節(jié)能效果測算（一年300天，一天16小時(shí),每度電0.5元）
電機(jī)參數(shù)：額定功率400KW；額定電壓1140V；
年節(jié)約電能：2400000 x 20%=480000KWh
年節(jié)約電費(fèi)：1200000元-960000 元=240000元
計(jì)算結(jié)果顯示：采用變頻調(diào)速后，系統(tǒng)節(jié)能效果顯著，且運(yùn)行良好。
間接效益：
l 啟動轉(zhuǎn)矩大，加、減速平穩(wěn)，全速運(yùn)行時(shí)速度保持度好。啟動和加減速階段基本不存在機(jī)械沖擊。
l 閘瓦磨損小，輸入輸出諧波含量低，對電網(wǎng)無污染，對周邊設(shè)備無干擾，維護(hù)量小；
l 沖擊電流小，安全保護(hù)功能齊全，除一般保護(hù)功能外，另設(shè)有聯(lián)鎖保護(hù)、自動限速保護(hù)功能。
五、 結(jié)束語
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，隨著煤礦現(xiàn)代化改進(jìn)步伐的加快與節(jié)能減耗政策的持續(xù)推進(jìn)，礦用防爆變頻也應(yīng)運(yùn)而生，我公司自主研發(fā)的大功率礦用防爆變頻器，采用模塊化設(shè)計(jì)，在現(xiàn)場應(yīng)用中運(yùn)行狀態(tài)良好，得到了用戶的一致好評。
作者: 粉色飯團(tuán) 時(shí)間: 2014-1-22 15:08
礦用的東西是要安全第一，關(guān)系到人的生命啊 ~
作者: 月光取暖 時(shí)間: 2014-1-22 17:42
本帖最后由 月光取暖 于 2014-2-21 13:44 編輯
不錯哦，搭配煤流傳感器的話就可以根據(jù)煤流大小自動調(diào)速，這樣在大量節(jié)約電能的同時(shí)還可以提高電機(jī)功率因數(shù)。
作者: 安之若素 時(shí)間: 2014-1-22 18:03
本帖最后由 安之若素 于 2014-2-21 14:23 編輯
這個應(yīng)用在其他礦業(yè)也應(yīng)該推廣一下
既能保證作業(yè)時(shí)的安全，又還能節(jié)能，一舉兩得啊
作者: 殘存的善念 時(shí)間: 2014-1-22 23:26
哈哈~這大熱管散熱器，看著就敦實(shí)啊~:lol
作者: 西紅柿炒番茄 時(shí)間: 2014-1-23 10:53
本帖最后由 西紅柿炒番茄 于 2014-2-21 14:52 編輯
樓主資料是很不錯，
不過建議下次這種字兒多的帖子最好把字調(diào)大點(diǎn)兒
要不看著費(fèi)勁~老串行~
作者: 泡面女神 時(shí)間: 2014-1-23 11:22
本帖最后由 泡面女神 于 2014-2-21 14:35 編輯
呵呵~可能換個變頻器所帶來的這20%的節(jié)能在那些煤老板眼里根本不算錢
但是對于國家來說，卻至關(guān)重要啊~
作者: 黑白畫映 時(shí)間: 2014-1-23 11:43
這個應(yīng)用方案做的很不錯·~看來國產(chǎn)大有抬頭之勢啊~
作者: 烙印刺青 時(shí)間: 2014-1-23 14:39
感謝分享，礦用變頻器對于安全的需求其實(shí)更高
作者: aomiaoxingkong 時(shí)間: 2014-1-23 16:04
是的，我們那里年年都會有礦難，按全鎮(zhèn)的很重要。
作者: 海爾兄弟 時(shí)間: 2014-1-23 16:44
哇，，節(jié)能效果能達(dá)到20%？？？
太牛X了，那一年能省不少電費(fèi)啊~
作者: 開心鬼放暑假 時(shí)間: 2014-1-23 17:10
高危行業(yè)的應(yīng)用是非常必要的。能夠改善使用安全的系數(shù)就可以提高生產(chǎn)結(jié)果
作者: 技術(shù)宅 時(shí)間: 2014-1-23 17:41
高危行業(yè) 用好一點(diǎn)的牌子很有必要 企業(yè)要有人文關(guān)懷
作者: 搖擺搖擺 時(shí)間: 2014-1-24 10:34
合康這個牌子不錯，在國產(chǎn)變頻里也算是龍頭了吧
作者: 大篷車 時(shí)間: 2014-1-24 11:41
合康變頻今年出了中低壓系列的了，合康的名頭還是挺想的，價(jià)格相對進(jìn)口的也便宜一些
作者: 放假的秘密 時(shí)間: 2014-1-24 12:00
熱管散熱技術(shù)算是比較新的散熱技術(shù)了，井下的變頻散熱很頭疼，必須緊盯
作者: 女乃并瓦兒 時(shí)間: 2014-1-24 13:56
防爆變頻的散熱本身不是很好，一般的變頻機(jī)房都配備相當(dāng)多的散熱措施，合康這款變頻倒是不錯，熱管散熱用在防爆變頻，井下，很適合
作者: 烏拉索 時(shí)間: 2014-1-24 14:15
我們的機(jī)房溫度高的嚇人，散熱是個普遍沒解決的問題
作者: 花見花開 時(shí)間: 2014-1-24 15:18
合康發(fā)展的很快，近些年工控舞臺上也經(jīng)常看到合康出現(xiàn)，國產(chǎn)的幾個牌子也做的都不錯，咱國產(chǎn)品牌有望進(jìn)軍國際啊
作者: 小工程師 時(shí)間: 2014-1-27 11:24
我們從來不用國產(chǎn)的機(jī)子，質(zhì)量太次
作者: 變頻小王子 時(shí)間: 2014-1-27 11:31
吆！這里有土豪啊，哈哈，土豪，我們做朋友吧·
就是不知道你們吃不吃國產(chǎn)的大米
作者: 三頭六臂 時(shí)間: 2014-1-27 14:32
合康變頻產(chǎn)品應(yīng)該是國產(chǎn)里最好的了吧！
作者: 無事退朝 時(shí)間: 2014-1-27 15:33
對于礦業(yè)的現(xiàn)場工作需求還是以安全為第一位啊。畢竟算是高危行業(yè)，能有效的防爆并保護(hù)機(jī)器設(shè)備，是非常重要的。
作者: 小邋遢 時(shí)間: 2014-1-28 10:49
皮帶傳動時(shí)必須要用大功率的變頻器和電機(jī)來做牽引。否則根本無法實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)。
作者: 紅色高跟鞋 時(shí)間: 2014-1-28 11:02
一年節(jié)約了二十四萬？這個也太給力了啊！這完全都可以配置一套電機(jī)維護(hù)系統(tǒng)了
作者: 血色百合 時(shí)間: 2014-1-28 11:14
人機(jī)界面非常簡介，一目了然。比較適合多種人群應(yīng)用
作者: jjyy123 時(shí)間: 2014-1-28 13:41
礦用的設(shè)備何止是大功率，必須是超功率的設(shè)備，否則無法保障在地下和地上的傳動以及運(yùn)轉(zhuǎn)過程。而且對于耐溫、耐用以及運(yùn)行環(huán)境要求頗高。出一點(diǎn)事那可就是大事了。
作者: 華夏龍澤 時(shí)間: 2014-1-28 14:05
其實(shí)比較重要的就是散熱了，這個再嚴(yán)酷環(huán)境下如果不穩(wěn)定的話很容易暴擊的
作者: 賈寶玉1號 時(shí)間: 2014-1-28 14:14
哈哈哈~樓上你太逗了
還“容易爆擊”？
那請問有格擋和Miss么？
作者: 短發(fā)公主 時(shí)間: 2014-1-28 14:40
防爆最重要，任你多高的技術(shù)，沒有安全來維持也沒戲
作者: 俗事一了便成仙 時(shí)間: 2014-1-28 15:34
礦用的防爆設(shè)備個人認(rèn)為進(jìn)口的設(shè)備好一些，這不是崇洋媚外，而是為了確保穩(wěn)定，人命不是開玩笑的
作者: 溫潤奶茶 時(shí)間: 2014-1-28 16:24
皮帶傳動太耗電了，而且噪音還特別大，能夠出降噪的就好啦:L
作者: 跳崖重生 時(shí)間: 2014-1-28 16:41
一看你名字就知道你屬于央視那種偽磚家，有意思么？國產(chǎn)的怎么不好使啊！
作者: 森蝶去哪兒 時(shí)間: 2014-1-28 17:01
現(xiàn)場的屏幕有點(diǎn)土啊，看來好久都沒人用了啊，是穩(wěn)定還是沒人管呀~哈哈
作者: 黑眼七七 時(shí)間: 2014-1-29 15:48
年節(jié)約480000KWh，真是個可怕的數(shù)字啊！
作者: 穿過眼瞳的虛偽 時(shí)間: 2014-1-29 16:07
現(xiàn)在一般都是降噪的產(chǎn)品，當(dāng)然也有那種非降噪的，不過一般這種設(shè)備的配套隔音效果都很好。
作者: 涼城北筑 時(shí)間: 2014-1-29 16:17
煤礦行業(yè)在國內(nèi)是第一大能源行業(yè)，所以成熟的行業(yè)就要用純熟的產(chǎn)品，合康的項(xiàng)目都很贊
作者: 朝酒晚舞 時(shí)間: 2014-1-29 16:25
井下作業(yè)肯定需要高頻段的變頻器和電機(jī)來保證運(yùn)行環(huán)境和安全的
作者: 黑暗放逐 時(shí)間: 2014-1-29 17:55
大功率的設(shè)備針對于水電和礦業(yè)的解決方案有著至關(guān)重要的決定性，第一產(chǎn)業(yè)鏈絕對不可以小牛拉大車
作者: 花間獨(dú)酌 時(shí)間: 2014-2-13 10:10
也不是啊，現(xiàn)在的雙機(jī)聯(lián)動說白了也是小牛拉大車，最起碼是個小蠻牛;P
作者: 魚香肉絲 時(shí)間: 2014-2-13 10:22
礦用和井用的設(shè)備合康做的都不錯，專注于第一能源口的發(fā)展和建設(shè)
作者: 奈奈戈薰 時(shí)間: 2014-2-13 10:36
電機(jī)傳動皮帶上的應(yīng)用考慮的十分周到，即考慮了井下的操作情況也考慮到機(jī)器本身的性能運(yùn)轉(zhuǎn)問題
作者: 花心不是我的錯 時(shí)間: 2014-2-13 14:21
這種設(shè)備功率效能是一方面，不過重要的還是安全啊。安全第一位~
作者: 喵了個咪的 時(shí)間: 2014-2-17 10:46
喲，用是的熱管加風(fēng)機(jī)的組合，呵呵，不錯啊~
作者: 早安女巫 時(shí)間: 2014-2-17 11:15
客氣了，相互學(xué)習(xí)嘛~
合康在國內(nèi)做的還不錯~~~
作者: 早安女巫 時(shí)間: 2014-2-17 11:22
可不是嘛~
沒有安全其他都是瞎扯~
作者: 早安女巫 時(shí)間: 2014-2-17 11:43
呵呵，不光看著敦實(shí)，那散熱效果也是杠杠的啊~~~
作者: 早安女巫 時(shí)間: 2014-2-17 13:40
對啊~所以別看前期投入多大多大
他的節(jié)能效果也是對應(yīng)的
很快就能收回投入
作者: 早安女巫 時(shí)間: 2014-2-17 13:42
這個問題可不容小視
最好盡快解決下
安全隱患太大~
作者: 早安女巫 時(shí)間: 2014-2-17 13:43
呵呵~
兄弟，最好別一桿子打死一片
我不知道你之前受過什么傷害~
但是這個東西不是看牌子的
主要還是看質(zhì)量~
作者: 早安女巫 時(shí)間: 2014-2-17 13:44
哈哈~
礦上嘛~~能有多干凈呢~這樣就不錯了~~
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