汇川技术HD90高压变频器在皮带机上应用案例

    前言：文中提到的煤矿是一座年产300万吨的中型煤矿。快速装车站是煤矿现代化的标志性建筑，设计装车量500万吨/年。根据实际使用需求，皮带机需要快速启停，同时考虑到系统各方面原因，皮带机还要具有重载启动的能力，以备因系统原因急停后重新启动；此外，快速装车站上级电网投入时间较长，容量配比较小，所以还对皮带机启动冲击有要求，以防止冲击电网造成系统断电。此应用现场对变频器快速加减速、重载启动时电流控制和启动冲击都有严格要求。现场电机为佳木斯电机厂560KW/10KV电机，根据设计需求，现场选用HD90-J100/710-DN作为皮带机电机控制变频器。在此现场，汇川技术HD90系列高压变频器优异的性能表现为现场客户带来了效益。

    一、 装车站皮带机工艺
    煤矿快速装车系统共由四条皮带机组成，分别为由储煤塔输出的平行皮带620/621，上行皮带701，上行装车皮带801，此次HD90-J100/710-DN是应用在801皮带上，其余三条皮带均采用液力耦合器进行控制，皮带速度3.15m/s，801皮带速度3.2m/s.

    正常情况下运行顺序：
    1、列车到位，装车溜槽下放，仓门打开；
    2、依次启动801、701、620/621皮带，间隔1~2分钟；
    3、启动给煤机和液压站，开始经620/621皮带由储煤仓向外输送；
    4、煤炭经过701、801皮带至缓冲仓，一定量后进入定量仓，定量仓重量达到80T后缓冲仓与定量仓闸门合，定量仓内煤炭经装车溜槽进入列车；
    5、火车前行准备下一节车皮；
    煤矿装车系统共有四台给煤机在储煤仓进行工作，全部开动时出煤量约为4000t/h，装车缓冲仓容量300t，并且逻辑上做到250T给煤机停机，300T整套装车系统直接停机。
    该快速装车系统801皮带（变频皮带）是在原有系统上新增皮带，系统正常启动时顺序为801皮带—701皮带—620/621皮带—给煤机液压站，停机顺序为相反顺序。
    现场801皮带为单电机驱动皮带机，上行角度13°，长度110m~120m，带宽2000mm，驱动轮毂直径1000mm，驱动电机功率560KW，减速机减速比为1480/69.24。

801皮带机内视801皮带机外视

    二、 汇川HD90皮带机方案
    本方案选用HD90-J100/710-DN高压变频器，拖动皮带机电机。变频器可进行远方/本地切换，除测试外全部从远方进行控制。快速装车系统开始工作时，由远方启动变频器，并在30s内由0HZ升至50HZ，远方频率源绑定数字设定频率，此时无载启动；装车系统停机时，由远方停止变频器，并在90s内由50HZ降至0HZ；当系统发生急停时，系统只停止急停位置以前的各个工序，对后端工序不做急停处理；若急停位置在变频器及变频器后端，则变频器重载启动，直至皮带上全部煤炭运输完才会开始启动前段工序，启动期间属于过载启动。变频器放置图

    三、 现场照片

    四、 方案优势
    变频调速作为近二十年来兴起的一门新技术，它是通过改变电源频率来实现速度的调节，因其具有调速平稳、瞬态稳定性高、节能等特性越来越被人们所重视。相比较起传统的液力耦合器作为传动装置的作法，其优势如下：
    1) 真正实现了带式输送机系统的软起动。运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害，从而减少了对皮带的维护量。
    2) 降低皮带带强。采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间在1s～3200s可调，通常皮带机起动时间在60s～200s内根据现场设定，皮带机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资。
    3) 降低设备的维护量。变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现带式输送机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。如河南某煤矿主井皮带采用变频器驱动后，仅皮带一项年节约费用就达一万多元。
    4) 启动平滑，转矩大，没有冲击电流，可实现重载启动。
    5) 节能。在皮带机上采用变频驱动后的节能效果主要体现在系统功率因数和系统效率两个方面。
    a、 提高系统功率因数
    通常情况下，煤矿用电机在设计过程中放的裕量比较大，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。由电机设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是效率最高、功率因数最佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。这是因为当轻载时，定子电流有功分量很小，主要是励磁的无功分量，因此功率因数很低。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。
    b、 提高系统效率
    采用变频器驱动之后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力耦合器这个环节。而液力耦合器本身的传递效率是不高的，且主要是通过液体来传动，液体的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用变频器驱动后，系统总的传递效率要比液力耦合器驱动的效率要高5%～10%。
　  另外，矿井通常离变电站距离较远，不同时段电压波动较大，利用变频器的自动稳压功能，也有部份节能作用。
    五、结束语
    汇川技术的HD92四象限高压变频器，采用薄膜电容等长寿命设计方案，具备磁链闭环矢量控制、AFE回馈等国际领先技术，为矿用提升机领域提供了更优的选择。现场应用实践证明，HD92四象限高压变频器完全满足矿用提升机的应用要求！
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