一、技術名稱:皮帶機變頻能效系統技術
二、技術所屬領域及適用范圍:適用于煤礦地面及井下有瓦斯、煤塵爆炸危險環境,也適用于煤炭、冶金、化工、建材、糧食、運輸等環境,作皮帶機順序控制、監控皮帶各項保護用及多電機驅動功率平衡。
三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀
在大中型煤礦企業的生產中,需要大量使用皮帶運輸機(以下簡稱皮帶機)來完成煤炭的輸送。傳統運輸控制方法是以中央控制器PLC通過變頻器控制各條皮帶機的啟停順序,當皮帶機達到額定帶速后,變頻器會失去對電動機的控制作用,皮帶機將按照設計帶速恒速運行,從而在空載、輕載等情況下造成電能的浪費。
目前國內大型礦業集團的噸煤生產綜合耗電量約為40kWh(最高達80kWh),選煤耗電量約為8kWh/t,中小型礦業集團受資源條件和生產設備的限制,能耗更高。
目前該技術可實現節能量8萬tce/a,CO2減排約21萬t/a。
四、技術內容
1.技術原理
皮帶變頻能效系統在膠帶輸送機上安裝料流傳感器,通過PLC網絡系統智能檢測和計算膠帶上運送煤炭的情況,并與變頻器相配合,實現皮帶機的節能運行,最大程度地降低皮帶機的無功損耗,提高皮帶輸送機的整體運行效率。該能效系統是集保護與節能控制于一體的電控系統,將控制系統、保護系統、通訊系統和視頻監控系統融合到一起,構成一個完整的操作、調度、保護及監視網絡,通過多級驅動功率平衡技術,保證多臺電機運行時出力一致,實現對整個運輸系統的優化運行控制。
2.關鍵技術
(1)PLC網絡系統智能檢測和計算、整個運輸系統的遙控、遙測、遙信、遙調;
(2)變頻多機拖動功率平衡及多條皮帶協動;
(3)地面到井下多條皮帶及遠距離協調連動實現“煤多快轉,煤少慢轉”、“順煤流起車”、“有煤開車,無煤停車”。
3.工藝流程
工藝流程見下圖。
五、主要技術指標
1.具有過負載能力,能在150%額定輸出下維持1分鐘;
2.變頻器零速運行時,變頻的啟動轉矩大于1.5倍額定轉矩;
3.在20-100%的負載變化情況內達到或超過0.95的功率因數,并且電流諧波少,無需功率因數補償/諧波抑制裝置;
4.內置功率平衡調節,可與各類變送器形成閉環控制系統;
5.變頻器可以采用就地起動、停止控制方式,也可以利用PLC或外部其他設備進行遠程控制;通過通訊(RS485、Modbus、Profibus),可同時控制32臺變頻器主機,從機可更多。
六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀
目前,變頻器已經在煤礦行業中得到廣泛的應用,尤其是在主扇風機、局扇風機、提升機、壓風機、渣漿泵等負載,其節能效果顯著。但在皮帶機領域將變頻調速、信息化技術、自動化技術相結合,最終實現皮帶機的低能耗運行的技術,目前并未得到大范圍應用。皮帶機變頻能效系統在借鑒國外先進技術的基礎上,整合了相關領域的技術,開發出自動化程度高,安全可靠的皮帶輸送系統,可在煤炭、冶金、電力、化工、建材等眾多領域廣泛應用,具有較大的節能潛力。