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1、刍议选煤生产中变频调速技术的应用1、变频器调速技术应用可行性在实际生产中 ,运输设备、风机、水泵类设备的运量、风量、流量调节一般通过调节挡板或阀门开度来实现, 这很不经济， 并且在运输设备上去大马拉小车等现象。 现有的风机、水泵类设备调节措施主要有 :(1) 运输系统：火铺矿选煤厂历经的几次洗选工艺和设备扩能改造，目前系统工艺环节较多，系统设备不相配套，存在“大马拉小车”现象，与选煤厂的“安全、高效、环保、低耗”发展要求不相符。(2) 节流调节。就是利用调整闸板的开度而改变流量的调节方法。这种方法虽最简单 , 但对风机的运行稳定性影响很大 , 并有可能出现“ 喘振”现象。此法更谈不上节能 ,
2、因为采用这种调节方式时设备转速不变, 风压特性也不变, 通过调节风门来减少风量时, 消耗的电功率虽然也有所减少 ,但减少的很不明显。(3) 更换、削短叶片及改变叶片角度调节。削短叶片或频繁更换叶片对选煤生产来说是不现实的 , 其调节流量的范围受到一定限制 , 而实际生产中要求的调节精度高 , 出现偏差即会发生设备振动等机械故障 , 且这种调节方式也谈不上节能。(4) 改变转速调节。 变速调节时, 量的减少是靠降低转子转速而使压力特性降低来达到的 , 调节范围可达20% 100% 。 这种调节方法没有附加阻力而引起的能量消耗, 阻力特性不变 , 压力特性则随转速的改变而改变。对于交流电动机 ,
3、转速 n 与频率 f 成正比 , 即n = 60f ( 1 - S ) /p式中 : S 为转差率； p 为电机磁极对数。因此, 连续调节电源的频率, 便能方便地改变电机转速, 并实现无极调速(平滑调速 ) 。由于转速n 与频率 f 成正比 , 而电机功率P 与转速 n 的立方成正比 , 所以能实现f - n - P 的动态匹配, 自动调节能耗 , 达到节约用电的目的 , 而整个电子调频装置的耗能很少 , 可以忽略不计。由以上分析可知 , 采用变频调速装置是实现流量调节的最优方式。电子技术的飞速发展, 工业控制技术手段的不断提升 , 特别是微电子技术和电子器件加工制造技术的进步 ,使变频器得到
4、了广泛的应用。将变频器与三相异步电动机有机结合 , 即可实现对生产设备的调速调频控制。2、实例分析火铺矿选煤厂始建于 1968 年,1971 年正式投产，设计生产能力 0.9Mt/a, 经过技术改造,2001 年达到 150 Mt/a ，采用重介选煤工艺流程。重介选煤厂主要是借助各种渣浆泵将混合液通过管路输送到各分选设备, 混合液在混料桶中必须靠压风机提供的高压风进行搅拌。因此应用变频调速技术, 对于重介选煤厂提高生产效率、节约电能、实现自动控制是至关重要的。火铺矿选煤厂对变频调速技术的应用进行了大胆实践,成功地将这一技术应用到选煤生产中, 取得了显著效果。(1) 之前存在的主要问题火铺矿选煤
5、厂经过多次的技术改后，目前整个生产系统复杂，点多面广，系统之间不相匹配，机电设备台数多，老化严重，功率消耗高。目前，整个生产系统的装配电机设备达 300 多台，总装机容量近8000kw ，其中运输设备总装机容量 1270kw ， 泵类设备总装机容量4800kw ， 生产能耗较高。该选煤厂主选系统工艺流程如图 1 所示。存在的主要问题是 :图 1 主选系统工艺流程图(1)与我国内现有大多数煤矿行业的皮带输送机一样， 大都采用工频拖动，较少使用变频器驱动，由于电机长期工频运行加之液力耦合器或机械减速器效率等问题，造成运输机运行非常不经济。(2) 原设计靠渣浆泵进出口阀门控制流量。但由于介质密度高、
6、流速大, 闸阀磨损严重, 失去了流量调节作用。(3) 介质输入量不能随循环量的波动而进行相应的变化。(4) 入选原煤量与循环量的匹配无法实现集中控制 , 造成多余的液量大量从溢流管溢出和电能的浪费。因此 , 在充分调研论证基础上 ,在运输机电机上加装变频器 ,电机功率因素及电机出力效率大大提高， 避免了 “大马拉小车”的现象，同时达到节电目的。根据原配有渣浆泵的现状, 将渣浆泵控制系统设计为两条回路 , ( 即工频启动回路和变频自动控制回路), 实现在用泵与备用泵之间的自由切换。针对介质和煤混合矿浆液的特殊性 , 将渣浆泵电机、变频调速器、液位传感器、流量计纳入一套闭环自动控制系统控制 , 使
7、渣浆泵提供的液量与生产工艺需求的液量达到平衡。2. 2 合格介质泵变频改造针对原设计存在的问题, 经过反复论证, 选用变频调速技术对渣浆泵电机进行改造( 图 2) 。主要为 : 在拖动电机上增装一台变频器； 水池内增设上、 下水位传感器； 介质管路上加装流量计；主控室增设上、下限声光报警装置。将渣浆泵电机控制系统改造后 , 实现了工艺系统的集中智能控制和流量自动调节 , 使各个环节与入选原煤量达到了最佳匹配。图 2 变频控制系统图图 3 8 /6E- AH 渣浆泵特性曲线3 流量调节与集中控制系统的工作原理8 /6E# AH 渣浆泵的特性曲线见图3。由图 3 可知, 流量随扬程和水泵的转速变化
8、而变化。由于管网安装后扬程已经确定, 所以可以通过改变泵的转速调节流量。根据拖动电机的运转特性, 选用调节电机频率的方法调控电机转数, 从而达到调节流量的目的。将传感器采集的介质流量、泵液位和入选原煤量分别反馈到集中控制室和智能调节器, 由集中控制室实施监控 , 由智能调节器对所输入的数据进行处理来控制变频器改变电机输入频率 , 从而调节电机转速, 达到调节泵流量, 实现介质流量和入选原煤最佳匹配的目的。4 改造后的效果渣浆泵控制系统改造完成后 , 先后对其它底流泵、混煤泵、循环泵、空压机等根据不同的工艺要求加装了变频调速器 , 经过近一年的实际运行, 除达到了变频调速固有的效果外 , 还取得
9、了以下几方面效果:(1) 实现了选煤厂集中智能控制。(2) 减少了因跑料而造成的停产事故。(3) 减轻了供料管路上的阀门磨损 , 节约了阀门的维修费用。(4) 实现了原煤量与介质输入量的合理匹配。(5) 节电效果明显, 耗电量由改造前的吨原煤11.4kWh 减少到 9.7kW h, 年节约电费 92 万元。5、存在的问题变频器改造及使用中，主要存在以下问题：(1) 、变频器频率不能设置过低。当变频器频率设置过低时，除电机自身散热效率降低导致电动机发热外，其功率降低不明显；最低频率只能设置到 25HZ 。因此当需要更低的转速时，不能满足要求。(2)、电压过高时变频器将启动超压保护，对电压波动大的区域不能加装变频器。(3) 、 变频器不能安装在具有外力作用下作周期转动的设备，这导致变频器“反充电” ，使变频器自动保护而不能正常工作。6 结语变频调速技术的成功应用 , 实现了流量调节与风压控制的智能集中控制 , 提升了选煤工艺自动化控制水平, 提高了设备运行的可靠性 , 延长了设备的使用寿命, 改善了工作环境 , 减少了事故率, 节电效果明显。