摘 要：本文就HIVERT高壓變頻器在新疆焦煤集團斜井皮帶運輸機上的應(yīng)用、現(xiàn)場環(huán)境、工況以及變頻器工作原理、經(jīng)濟效益等方面作了詳細闡述。
關(guān)鍵詞：高壓變頻器、煤礦、皮帶運輸機、節(jié)能、軟啟動、效益。
一、概述
隨著現(xiàn)代國內(nèi)外變頻調(diào)速技術(shù)的不斷成熟和提高，變頻器由于調(diào)速范圍寬、精度高，調(diào)速平滑、穩(wěn)定可靠、電機調(diào)速特性硬，節(jié)能效果顯著等特點，逐漸取代傳統(tǒng)的直流調(diào)速及液力偶合、液阻和電磁等調(diào)速設(shè)備。廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、水泥、礦山等領(lǐng)域。北京合康億盛HIVERT高壓變頻器因其先進的控制技術(shù)、強大控制功能、安全可靠等獨特鮮明的特性在國內(nèi)高壓變頻行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。新疆焦煤集團通過招標(biāo)選中HIVERT變頻器應(yīng)用于煤礦斜井皮帶運輸機的控制中，通過近兩年的運行使用，運行安全穩(wěn)定可靠，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益。
二、工作環(huán)境和工況
新疆焦煤集團礦區(qū)地處山區(qū)，礦區(qū)海拔高度2000～2200m，夏季最高環(huán)境溫度41℃，冬季最低溫度-30℃。礦區(qū)有三個年產(chǎn)120萬t的井口。新疆焦煤集團氣煤斜井采用斜井皮帶運輸機由井下向地面運煤，日產(chǎn)煤約3500t，皮帶長650m，皮帶傾斜角19°～24°，皮帶拖動電機400kW，6kV雙電源供電。這些工況要求電機起動控制設(shè)備在高海拔地區(qū)能穩(wěn)定可靠運行，同時要有較強的過載能力，能適應(yīng)較大范圍的電壓波動。
原設(shè)計皮帶電機為直接起動，后來考慮電機直接起動對電網(wǎng)和傳動機械設(shè)備沖擊大，且運行時始終處于全速運行狀態(tài)，不利于節(jié)約能耗。經(jīng)過對國內(nèi)外各種高壓變頻器慎重調(diào)研、比較，最后以招標(biāo)方式選擇了性價比、產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)等方面占優(yōu)勢的北京合康億盛科技有限公司的HIVERT高壓變頻器作為皮帶運輸機的控制設(shè)備。
三、使用情況
考慮到海拔較高，夏季環(huán)境溫度高等因素，變頻器選型時適當(dāng)留有余量。電機功率400kW，額定電壓6kV，額定電流38.49A。新疆焦煤集團選用合康公司變頻器HIVERT-Y06/061的額定電壓6kV，額定電流61A，用來控制400kW皮帶電機。變頻器配有自動旁路柜，以便出現(xiàn)故障時自動旁路到電網(wǎng)工頻運行，保證生產(chǎn)連續(xù)不間斷，旁路運行后可方便地切斷變頻器輸入、輸出側(cè)隔離開關(guān)和真空斷路器，使變頻器脫離高壓電源，可方便地進行維修。變頻器2006年4月調(diào)試完畢投入使用至今，沒有發(fā)生故障停機，運行狀態(tài)良好。
變頻器散熱風(fēng)機散熱情況良好。但由于現(xiàn)場煤灰粉塵較多，需要定期清除散熱裝置上的粉塵，現(xiàn)正在著手解決減少環(huán)境粉塵的措施。由于采用多重化脈寬調(diào)制技術(shù)，串聯(lián)疊波輸出，所以輸出波形不失真，接近完美的正弦波波形，無諧波污染，不需加濾波裝置。滿足了電力部門對電網(wǎng)諧波含量的控制要求。對周邊電氣設(shè)備及附近的皮帶機綜合保護裝置沒有干擾。減少了電機噪音和發(fā)熱，不會引起電機轉(zhuǎn)矩脈動，對電機沒有特殊要求。運行功率因素可達0.95以上，效率達96%以上。
基于HIVERT高壓變頻器強大的控制功能、簡便直觀的操作方式、運行穩(wěn)定可靠的特點以及在新疆焦煤集團氣煤井的成功應(yīng)用，受到新疆焦煤集團的青睞。2006年7月2130礦井?dāng)U建時，焦煤集團又選用了一套HIVERT-Y06/077（800kVA）高壓變頻器用于2130礦井皮帶機的控制。氣煤井計劃擴大產(chǎn)量，擬計劃增大皮帶運輸能力，把原有皮帶機改為雙機驅(qū)動，于2007年9月氣煤井再次增加了一套HIVERT -Y 06/061變頻器。
四、工作原理
HIVERT變頻器采用交－直－交電壓源型。應(yīng)用成熟的低壓變頻技術(shù)，先進的單元串聯(lián)疊波結(jié)構(gòu)，空間矢量控制的正弦波PWM調(diào)制方式。每相由5個功率單元串聯(lián)。高壓6kV電源直接輸入到隔離變壓器高壓側(cè)，變壓器二次側(cè)經(jīng)過降壓移相后輸出三相690V電壓，分別給各功率單元供電。功率單元經(jīng)三相全橋整流－直流濾波－單相逆變輸出三個環(huán)節(jié)，然后每相各單元串聯(lián)，三相星接直接輸出高壓6kV驅(qū)動電機運行。輸入側(cè)相當(dāng)于30脈沖整流，輸出側(cè)相當(dāng)于每相11電平疊波，輸入輸出均接近于正弦波波形，諧波含量非常低。每個功率單元還設(shè)有單元旁路裝置，以便功率單元故障時無擾動旁路故障單元，確保皮帶機運行的連續(xù)性。
五、特點
1、功能強大 HIVERT高壓變頻器采用先進的工業(yè)計算機控制，內(nèi)置PLC。具有完善的保護功能和自診斷功能，如過壓保護、缺相保護、過流保護、欠壓保護、器件過熱保護、瞬時斷電保護、電機負載過載保護和過流保護、限流功能、電壓自動調(diào)節(jié)功能等。還具有參數(shù)設(shè)置，運行記錄，故障報警記錄功能。通訊功能可實現(xiàn)上位機遠程四遙功能，還能滿足就地和異地遠程控制。
2、大屏幕液晶顯示，中文菜單操作界面，觸摸屏操作直觀方便。
3、多種頻率給定方式，內(nèi)置數(shù)字PID調(diào)節(jié)功能，
4、AC220V控制電源雙回路熱備
六、經(jīng)濟效益
1、節(jié)約電能
皮帶機電機功率400kW，平均每天運行16h左右，日運輸煤碳3500t。原設(shè)計采用直接起動，起動后電機全速運行，而井下煤倉下煤量達不到皮帶運輸機的運輸能力，故皮帶上煤量不足，這樣很不經(jīng)濟，浪費電能。使用HIVERT高壓變頻器對拖動電機進行變頻調(diào)速后，皮帶運輸機按實際需要功率出力，把變頻器輸出頻率設(shè)為39Hz～40Hz，電機轉(zhuǎn)速比工頻速度適當(dāng)降低，就可以使皮帶運行速度與井下煤倉下煤量相匹配，同時降低了運行電壓和電流，減小電能消耗。據(jù)礦井統(tǒng)計，變頻調(diào)速運行比直接工頻運行可節(jié)約電能10％～15％。
2、節(jié)省維修費用
原設(shè)計采用電機直接起動，不能調(diào)速，起動過程對電網(wǎng)、電機和傳動機械設(shè)備沖擊較大，加劇了機械設(shè)備的磨損，縮短了設(shè)備使用壽命，同時也縮短了設(shè)備維修周期，增加了停產(chǎn)檢修次數(shù)。直接起動也造成控制設(shè)備如真空接觸器、開關(guān)等的頻繁更換，這都增加了維修費用，停產(chǎn)檢修也造成煤炭產(chǎn)量的損失。而采用HIVERT高壓變頻器后，可以實現(xiàn)皮帶運輸機軟啟動，對電網(wǎng)和機械傳動設(shè)備基本無沖擊，大大延長設(shè)備使用壽命。第一臺HIVERT高壓變頻器自2006年4月投運至今近兩年，一直穩(wěn)定運行，除正常清潔維護外，沒有發(fā)生停產(chǎn)檢修故障，這無疑節(jié)約了維修成本又保證生產(chǎn)不受損失。
3、有效減少人力資源
采用HIVERT高壓變頻器運行穩(wěn)定可靠，除正常清潔維護，沒有大量的維修工作，故不必配備許多設(shè)備維修人員。HIVERT變頻器操作簡單方便，運行穩(wěn)定可靠，每班只需1人值班操作即可，節(jié)約了人力資源，相應(yīng)也提高了生產(chǎn)效率。
4、 占地空間小
由于HIVERT系列高壓變頻器采用交－直－交直接高-高方式，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。不像高－低－高變頻裝置輸入、輸出端都有變壓器，體積龐大。據(jù)調(diào)研，HIVERT變頻器在國內(nèi)串聯(lián)型高壓變頻器中體積最小，因而HIVERT變頻器占用空間小，可有效利用有限的土地資源。
由此可以看到，新疆焦煤集團氣煤井斜井皮帶運輸機使用HIVERT高壓變頻調(diào)速裝置，具有十分可觀的直接經(jīng)濟效益和間接的經(jīng)濟效益。
七、全面的綜合服務(wù)能力
使用北京合康億盛科技有限公司的HIVERT高壓變頻器，從變頻器產(chǎn)品的選型，產(chǎn)品的定制，產(chǎn)品運輸，現(xiàn)場安裝，設(shè)備調(diào)試，人員培訓(xùn)，備品備件的提供，現(xiàn)場及遠程的技術(shù)支持均得到了全面保障。優(yōu)良的服務(wù)，保證了皮帶機變頻控制設(shè)備安全可靠運行了近兩年沒有發(fā)生故障而造成停產(chǎn)，使生產(chǎn)任務(wù)順利進行。
八、結(jié)束語
北京合康億盛的HIVERT系列高壓變頻器以其在新疆焦煤集團氣煤斜井皮帶機的成功應(yīng)用和優(yōu)良表現(xiàn)，以及鮮明的特性、強大的功能，先進的技術(shù)、安全可靠的運行記錄，得到焦煤集團的認可。
（轉(zhuǎn)載）
