Uhelné podniky jsou velkými spotřebiteli energie. V případě uhelných dolů je podíl spotřeby elektřiny poměrně vysoký. Podle průzkumu představuje spotřeba elektřiny ventilátorů, vodních čerpadel, kompresorů, zvedacích navijáků a zařízení na čerpání plynu více než 40 % celkové spotřeby elektřiny v uhelných dolech. Vývoj technologie regulace s proměnnou frekvencí může efektivně vyřešit jednotný proces řízení, i když je reálný čas špatný, stupeň automatizace nízký a existují další problémy.
Aplikace technologie úspory energie frekvenčních měničů v uhelném průmyslu
I. Princip a energeticky úsporná role technologie regulace frekvence
1, princip technologie řízení frekvence
Regulace otáček pomocí střídavého frekvenčního měniče je nová technologie vyvinutá v posledních desetiletích, která se vyznačuje vynikajícím výkonem v regulaci otáček, pozoruhodným efektem úspory energie a širokým využitím v různých oblastech národního hospodářství a je uznávána jako slibný způsob regulace otáček. Technologie regulace otáček pomocí střídavého frekvenčního měniče je komplexní aplikací mikropočítačové technologie, technologie výkonové elektroniky a technologie motorového přenosu. Základním principem je, že pod přerušovacím účinkem výkonových polovodičových součástek je pracovní střídavé napětí převedeno na stejnosměrné napětí usměrňovacím můstkem a poté převedeno z měniče na frekvenčně nastavitelné střídavé napětí jako hnací výkon střídavého motoru, takže elektromotor získá napětí a proud potřebné pro plynulou regulaci otáček, což je jeden z nejúčinnějších způsobů regulace otáček bez dodatečných ztrát v posunu.
Toto lze použít jako vysoce účinnou metodu regulace otáček bez dodatečných ztrát v posunu, aby elektromotor zároveň získal napětí a proud potřebné pro plynulou regulaci otáček.
2, energeticky úsporná role technologie regulace frekvence
S rychlým rozvojem elektronických technologií, počítačových technologií, technologií automatického řízení a technologií s vysokým výkonem dosáhla technologie regulace otáček střídavých motorů s frekvenčním měničem průlomového pokroku a stala se hlavním prostředkem k úsporám energie a zlepšování životního prostředí a podporování technologického pokroku se stalo nevyhnutelným vývojovým trendem.
Specifické aplikace technologie regulace s proměnnou frekvencí v uhelné výrobě s využitím pásových dopravníků jako příkladů
1, problém úspory energie pásového dopravníku v uhelném dole
Pásové dopravníky se široce používají jako hlavní zařízení pro přepravu uhlí v uhelných dolech. S rozvojem vysoké produktivity uhelných dolů a efektivní pracovní plochy se stále častěji navrhují, vyrábějí a uvádějí do provozu pásové dopravníky s vysokou rychlostí na dlouhé vzdálenosti, velkým objemem a přepravou velkých objemů. Použití těchto velkých strojů vede k velkému rázovému zatížení dopravníku, což vede k nerovnoměrnému výkonu motoru a dalším problémům.
Proto jsou pro spuštění a provoz pásového dopravníku stanoveny následující požadavky: pokud je motor při spuštění přímo přetížen, musí být napájení 6–7krát vyšší než při normálním provozu, což vede k přehřátí motoru v důsledku nadměrného proudu a příliš dlouhé doby spouštění; elektrická síť ovlivní provoz ostatních zařízení v důsledku nadměrného snížení napětí v důsledku velkého proudu; proto nový typ pohonného systému může snížit proud při spouštění motoru. V současné době velké pásové dopravníky vyžadují, aby pohonný systém poskytoval nastavitelný, plynulý a bezrázový rozběhový moment, aby se snížil náraz, a tím se zlepšily silové podmínky celého stroje, prodloužila se životnost celého stroje a zlepšila se spolehlivost zařízení, tj. aby se dosáhlo měkkého rozběhu. U pásových dopravníků na dlouhé vzdálenosti, pokud je rozběh příliš rychlý, se utahovací zařízení neutáhne, takže převodový válec prokluzuje, což vede k přehřátí a požáru; u pásových dopravníků s velkým sklonem, pokud je rozběhové zrychlení příliš rychlé, dojde k prokluzování nebo kutálení materiálu; to vyžaduje řízené rozběhové zrychlení pro dosažení plynulého rozběhu. Pro usnadnění údržby pásových dopravníků doufáme, že dosáhneme nízkorychlostního zkušebního provozu pásu.
Stručně řečeno, pohonný systém se musí dokázat přizpůsobit požadavkům na spouštění, provoz a parkování, aby se pásový dopravník plynule spouštěl a zastavoval, běžel efektivně, poháněl vyváženě a pracoval bezpečně. V současné době však většina uhelných dolů v Číně používá hydraulické spojky k dosažení plynulého rozběhu pásových strojů, přičemž mechanickou účinnost hydraulické spojky při rozběhu nastavuje na nulu, takže motor se rozběhne bez zatížení.
2, technologie frekvenčního řízení v aplikacích pásových dopravníků
Systém automatického řízení frekvence v pásovém dopravníku se skládá z programovatelného regulátoru PLC, frekvenčního měniče, proudového výměníku, proudového vysílače, jaderné pásové váhy, snímače rychlosti pásu a snímače rychlosti motoru atd., které lze shrnout do tří částí: detekční jednotky, řídicí jednotky a výkonové jednotky.
Detekční jednotka: Snímač proudu a vysílač snímají signál proudu motoru. Signál rychlosti pásu snímaný snímačem rychlosti pásu je převeden na napěťový signál. Signál rychlosti snímaný snímačem otáček motoru je převeden na napěťový signál. Jaderná váha pásu snímá signál průtoku. Každý signál je přiveden do základního modulu.
Řídicí jednotka: Když PLC obdrží detekční signál, po vyhodnocení rozhodnutí dokončí spuštění pásového dopravníku, vyvážení výkonu a nastavení rychlosti pro úsporu energie. Hlavní řídicí jednotka má zároveň také funkce ochrany proti přerušení pásu, stohování uhlí, trhání pásu, kouři, prokluzování, teplotě a dalším poruchám.
Prováděcí jednotka: frekvenční měnič přijímá signál frekvenčního řízení z PLC a podle daného výstupního signálu odpovídající frekvence napětí přiváděného k motoru se dosáhne nastavení otáček motoru a provede se tak různé funkce pásového dopravníku. Po převodu frekvenční technologie pásový dopravník plně realizuje režim měkkého startu a měkkého zastavení, čímž se zajistí stabilnější provoz pásového dopravníku.
Po konverzi může systém automaticky upravovat výstupní frekvenci a výstupní točivý moment podle změny zatížení, čímž mění předchozí provozní režim s konstantní rychlostí motoru, což výrazně šetří spotřebu energie.
III. Závěr
Stručně řečeno, aplikace frekvenčních měničů v uhelných dolech dosáhla dobrých výsledků. S vývojem nových výkonových elektronických zařízení a neustálým zlepšováním výkonu bude hrát aplikace technologie řízení otáček s frekvenčními měniči v uhelné výrobě větší roli a dosáhne významnějších ekonomických výhod.