芻議選煤生產(chǎn)中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

1、芻議選煤生產(chǎn)中變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用1、變頻器調(diào)速技術(shù)應(yīng)用可行性在實(shí)際生產(chǎn)中 ,運(yùn)輸設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵類設(shè)備的運(yùn)量、風(fēng)量、流量調(diào)節(jié)一般通過調(diào)節(jié)擋板或閥門開度來實(shí)現(xiàn), 這很不經(jīng)濟(jì)， 并且在運(yùn)輸設(shè)備上去大馬拉小車等現(xiàn)象。 現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)、水泵類設(shè)備調(diào)節(jié)措施主要有 :(1) 運(yùn)輸系統(tǒng)：火鋪礦選煤廠歷經(jīng)的幾次洗選工藝和設(shè)備擴(kuò)能改造，目前系統(tǒng)工藝環(huán)節(jié)較多，系統(tǒng)設(shè)備不相配套，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，與選煤廠的“安全、高效、環(huán)保、低耗”發(fā)展要求不相符。(2) 節(jié)流調(diào)節(jié)。就是利用調(diào)整閘板的開度而改變流量的調(diào)節(jié)方法。這種方法雖最簡單 , 但對風(fēng)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性影響很大 , 并有可能出現(xiàn)“ 喘振”現(xiàn)象。此法更談不上節(jié)能 ,

2、因?yàn)椴捎眠@種調(diào)節(jié)方式時(shí)設(shè)備轉(zhuǎn)速不變, 風(fēng)壓特性也不變, 通過調(diào)節(jié)風(fēng)門來減少風(fēng)量時(shí), 消耗的電功率雖然也有所減少 ,但減少的很不明顯。(3) 更換、削短葉片及改變?nèi)~片角度調(diào)節(jié)。削短葉片或頻繁更換葉片對選煤生產(chǎn)來說是不現(xiàn)實(shí)的 , 其調(diào)節(jié)流量的范圍受到一定限制 , 而實(shí)際生產(chǎn)中要求的調(diào)節(jié)精度高 , 出現(xiàn)偏差即會(huì)發(fā)生設(shè)備振動(dòng)等機(jī)械故障 , 且這種調(diào)節(jié)方式也談不上節(jié)能。(4) 改變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。 變速調(diào)節(jié)時(shí), 量的減少是靠降低轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速而使壓力特性降低來達(dá)到的 , 調(diào)節(jié)范圍可達(dá)20% 100% 。 這種調(diào)節(jié)方法沒有附加阻力而引起的能量消耗, 阻力特性不變 , 壓力特性則隨轉(zhuǎn)速的改變而改變。對于交流電動(dòng)機(jī) ,

3、轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比 , 即n = 60f ( 1 - S ) /p式中 : S 為轉(zhuǎn)差率； p 為電機(jī)磁極對數(shù)。因此, 連續(xù)調(diào)節(jié)電源的頻率, 便能方便地改變電機(jī)轉(zhuǎn)速, 并實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速(平滑調(diào)速 ) 。由于轉(zhuǎn)速n 與頻率 f 成正比 , 而電機(jī)功率P 與轉(zhuǎn)速 n 的立方成正比 , 所以能實(shí)現(xiàn)f - n - P 的動(dòng)態(tài)匹配, 自動(dòng)調(diào)節(jié)能耗 , 達(dá)到節(jié)約用電的目的 , 而整個(gè)電子調(diào)頻裝置的耗能很少 , 可以忽略不計(jì)。由以上分析可知 , 采用變頻調(diào)速裝置是實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的最優(yōu)方式。電子技術(shù)的飛速發(fā)展, 工業(yè)控制技術(shù)手段的不斷提升 , 特別是微電子技術(shù)和電子器件加工制造技術(shù)的進(jìn)步 ,使變頻器得到

4、了廣泛的應(yīng)用。將變頻器與三相異步電動(dòng)機(jī)有機(jī)結(jié)合 , 即可實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的調(diào)速調(diào)頻控制。2、實(shí)例分析火鋪礦選煤廠始建于 1968 年,1971 年正式投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 0.9Mt/a, 經(jīng)過技術(shù)改造,2001 年達(dá)到 150 Mt/a ，采用重介選煤工藝流程。重介選煤廠主要是借助各種渣漿泵將混合液通過管路輸送到各分選設(shè)備, 混合液在混料桶中必須靠壓風(fēng)機(jī)提供的高壓風(fēng)進(jìn)行攪拌。因此應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù), 對于重介選煤廠提高生產(chǎn)效率、節(jié)約電能、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制是至關(guān)重要的?；痄伒V選煤廠對變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了大膽實(shí)踐,成功地將這一技術(shù)應(yīng)用到選煤生產(chǎn)中, 取得了顯著效果。(1) 之前存在的主要問題火鋪礦選煤

5、廠經(jīng)過多次的技術(shù)改后，目前整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜，點(diǎn)多面廣，系統(tǒng)之間不相匹配，機(jī)電設(shè)備臺(tái)數(shù)多，老化嚴(yán)重，功率消耗高。目前，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的裝配電機(jī)設(shè)備達(dá) 300 多臺(tái)，總裝機(jī)容量近8000kw ，其中運(yùn)輸設(shè)備總裝機(jī)容量 1270kw ， 泵類設(shè)備總裝機(jī)容量4800kw ， 生產(chǎn)能耗較高。該選煤廠主選系統(tǒng)工藝流程如圖 1 所示。存在的主要問題是 :圖 1 主選系統(tǒng)工藝流程圖(1)與我國內(nèi)現(xiàn)有大多數(shù)煤礦行業(yè)的皮帶輸送機(jī)一樣， 大都采用工頻拖動(dòng)，較少使用變頻器驅(qū)動(dòng)，由于電機(jī)長期工頻運(yùn)行加之液力耦合器或機(jī)械減速器效率等問題，造成運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行非常不經(jīng)濟(jì)。(2) 原設(shè)計(jì)靠渣漿泵進(jìn)出口閥門控制流量。但由于介質(zhì)密度高、

6、流速大, 閘閥磨損嚴(yán)重, 失去了流量調(diào)節(jié)作用。(3) 介質(zhì)輸入量不能隨循環(huán)量的波動(dòng)而進(jìn)行相應(yīng)的變化。(4) 入選原煤量與循環(huán)量的匹配無法實(shí)現(xiàn)集中控制 , 造成多余的液量大量從溢流管溢出和電能的浪費(fèi)。因此 , 在充分調(diào)研論證基礎(chǔ)上 ,在運(yùn)輸機(jī)電機(jī)上加裝變頻器 ,電機(jī)功率因素及電機(jī)出力效率大大提高， 避免了 “大馬拉小車”的現(xiàn)象，同時(shí)達(dá)到節(jié)電目的。根據(jù)原配有渣漿泵的現(xiàn)狀, 將渣漿泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兩條回路 , ( 即工頻啟動(dòng)回路和變頻自動(dòng)控制回路), 實(shí)現(xiàn)在用泵與備用泵之間的自由切換。針對介質(zhì)和煤混合礦漿液的特殊性 , 將渣漿泵電機(jī)、變頻調(diào)速器、液位傳感器、流量計(jì)納入一套閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制 , 使

7、渣漿泵提供的液量與生產(chǎn)工藝需求的液量達(dá)到平衡。2. 2 合格介質(zhì)泵變頻改造針對原設(shè)計(jì)存在的問題, 經(jīng)過反復(fù)論證, 選用變頻調(diào)速技術(shù)對渣漿泵電機(jī)進(jìn)行改造( 圖 2) 。主要為 : 在拖動(dòng)電機(jī)上增裝一臺(tái)變頻器； 水池內(nèi)增設(shè)上、 下水位傳感器； 介質(zhì)管路上加裝流量計(jì)；主控室增設(shè)上、下限聲光報(bào)警裝置。將渣漿泵電機(jī)控制系統(tǒng)改造后 , 實(shí)現(xiàn)了工藝系統(tǒng)的集中智能控制和流量自動(dòng)調(diào)節(jié) , 使各個(gè)環(huán)節(jié)與入選原煤量達(dá)到了最佳匹配。圖 2 變頻控制系統(tǒng)圖圖 3 8 /6E- AH 渣漿泵特性曲線3 流量調(diào)節(jié)與集中控制系統(tǒng)的工作原理8 /6E# AH 渣漿泵的特性曲線見圖3。由圖 3 可知, 流量隨揚(yáng)程和水泵的轉(zhuǎn)速變化

8、而變化。由于管網(wǎng)安裝后揚(yáng)程已經(jīng)確定, 所以可以通過改變泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量。根據(jù)拖動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性, 選用調(diào)節(jié)電機(jī)頻率的方法調(diào)控電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù), 從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。將傳感器采集的介質(zhì)流量、泵液位和入選原煤量分別反饋到集中控制室和智能調(diào)節(jié)器, 由集中控制室實(shí)施監(jiān)控 , 由智能調(diào)節(jié)器對所輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理來控制變頻器改變電機(jī)輸入頻率 , 從而調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速, 達(dá)到調(diào)節(jié)泵流量, 實(shí)現(xiàn)介質(zhì)流量和入選原煤最佳匹配的目的。4 改造后的效果渣漿泵控制系統(tǒng)改造完成后 , 先后對其它底流泵、混煤泵、循環(huán)泵、空壓機(jī)等根據(jù)不同的工藝要求加裝了變頻調(diào)速器 , 經(jīng)過近一年的實(shí)際運(yùn)行, 除達(dá)到了變頻調(diào)速固有的效果外 , 還取得

9、了以下幾方面效果:(1) 實(shí)現(xiàn)了選煤廠集中智能控制。(2) 減少了因跑料而造成的停產(chǎn)事故。(3) 減輕了供料管路上的閥門磨損 , 節(jié)約了閥門的維修費(fèi)用。(4) 實(shí)現(xiàn)了原煤量與介質(zhì)輸入量的合理匹配。(5) 節(jié)電效果明顯, 耗電量由改造前的噸原煤11.4kWh 減少到 9.7kW h, 年節(jié)約電費(fèi) 92 萬元。5、存在的問題變頻器改造及使用中，主要存在以下問題：(1) 、變頻器頻率不能設(shè)置過低。當(dāng)變頻器頻率設(shè)置過低時(shí)，除電機(jī)自身散熱效率降低導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)發(fā)熱外，其功率降低不明顯；最低頻率只能設(shè)置到 25HZ 。因此當(dāng)需要更低的轉(zhuǎn)速時(shí)，不能滿足要求。(2)、電壓過高時(shí)變頻器將啟動(dòng)超壓保護(hù)，對電壓波動(dòng)大的區(qū)域不能加裝變頻器。(3) 、 變頻器不能安裝在具有外力作用下作周