石炭企業は大規模な電力消費企業であり、特に炭鉱生産企業にとって電力消費の割合は非常に大きく、調査によると、ファン、送水ポンプ、コンプレッサー、巻上げウインチ、ガスポンプ設備の電力消費は、炭鉱生産電力消費全体の40%以上を占めています。可変周波数制御技術の開発は、単一制御プロセスにおけるリアルタイム性の欠如、自動化の程度が低いなどの問題を効果的に解決できます。
石炭鉱業における周波数変換器省エネ技術の応用
I. 周波数制御技術の原理と省エネ効果
1、周波数制御技術の原理
交流周波数変換器の速度調整は、ここ数十年で開発された新技術であり、優れた速度調整性能、顕著な節電効果、国民経済の各分野への幅広い応用性を備え、将来有望な速度調整方法として認識されています。 交流周波数変換器の速度調整技術は、マイコン技術、パワーエレクトロニクス技術、モーター伝動技術を総合的に応用したものです。 基本原理は、パワー半導体デバイスの遮断効果により、動作周波数の交流電圧を整流ブリッジで直流電圧に変換し、インバータから周波数、電圧を調整可能な交流電圧に変換して交流モーターの駆動電力として使用することで、電動機が無段階速度調整に必要な電圧と電流を得るというものです。これは、追加の変位損失なしで速度を調整する効率的な方法の1つです。
これは、追加の変位損失のない高効率の速度制御方法として使用することができ、同時に、電動モーターが無段階速度制御に必要な電圧と電流を得ることができます。
2、周波数制御技術の省エネ効果
電子技術、コンピュータ技術、自動制御技術、高出力技術の急速な発展に伴い、交流モーター周波数変換器の速度制御技術は画期的な進歩を遂げ、エネルギーを節約し、環境を改善する主要な手段となり、技術進歩を促進し、避けられない発展の傾向となっています。
ベルトコンベアを例にした石炭採掘生産における可変周波数制御技術の具体的な応用
1、石炭鉱山のベルトコンベアの生産省エネ問題
ベルトコンベアは炭鉱輸送の主要設備として広く利用されています。炭鉱の生産性向上と作業面の効率化に伴い、長距離・大容量・高速のベルトコンベアの設計・製造・運用がますます増加しています。これらの大型機械の使用により、コンベアへの衝撃負荷が大きくなり、駆動モーターの出力が不均一になり、モーターの過負荷などの問題がより顕著に表れるようになります。
そのため、ベルトコンベアの起動と運転には以下の要件があります。起動時にモーターが直接過負荷状態になると、電源は通常運転時の6～7倍の電流を供給する必要があり、過電流と長すぎる起動時間によりモーターが過熱します。また、大電流による過度の電圧低下により、電力網が他の機器の動作に影響を与えます。そのため、新型駆動システムはモーター起動時の電流を低減できます。現在、大型ベルトコンベアでは、駆動システムが調整可能でスムーズで衝撃のない起動トルクを提供することで衝撃を軽減し、機械全体の力学的状態を改善し、機械全体の寿命を延ばし、機器の信頼性を向上させ、つまりソフトスタートを実現する必要があります。長距離ベルトコンベアでは、起動が速すぎると締め付け装置が締め付けられず、伝動ローラーが滑って発熱火災が発生します。傾斜の大きいベルトコンベアでは、起動加速度が速すぎると、材料の滑りや転がり現象が発生します。そのため、スムーズな起動を実現するために、制御可能な起動加速度が必要です。ベルトコンベアのメンテナンスを容易にするために、低速テストベルト運転を実現したいと考えています。
まとめると、駆動システムは、始動、運転、停止といった状況に適応し、ベルトコンベアがスムーズに始動・停止し、効率よく走行し、バランスを保ち、安全に作動できるようにする必要があります。しかしながら、現在、中国のほとんどの炭鉱では、ベルトコンベアのソフトスタートを実現するために油圧カプラを採用しており、起動時に油圧カプラの機械効率をゼロに調整することで、モーターが無負荷状態で始動します。
2、ベルトコンベアアプリケーションにおける周波数制御技術
ベルトコンベアの周波数制御自動制御システムは、プログラマブルコントローラPLC、周波数変換器、電流交換器、電流送信機、核ベルトスケール、ベルト速度センサー、モーター速度センサーなどで構成され、検出ユニット、制御ユニット、実行ユニットの3つの部分にまとめられます。
検出ユニット：電流センサーとトランスミッターはモーターの電流信号を取得します。ベルト速度センサーで取得したベルト速度信号は電圧信号に変換されます。モーター速度センサーで取得した速度信号は電圧信号に変換されます。核ベルトスケールは流量信号を取得します。各信号はコアモジュールに送られます。
制御ユニット：PLCが検出信号を受信すると、判断後、ベルトコンベアの起動、電力バランス、省エネ速度調整機能を実行します。同時に、メイン制御ユニットは、ベルト破断、石炭積み込み、ベルト引き裂き、煙、滑り、温度などの障害保護機能も備えています。
実行ユニット：周波数変換器はPLCの周波数制御信号を受信し、与えられた信号出力に基づいて対応する周波数の電圧をモーターに供給し、モーターの速度調整を実現することで、ベルトコンベアの各種機能を実現します。周波数技術の変換後、ベルトコンベアはソフトスタートとソフトストップの動作モードを完全に実現し、ベルトコンベアの性能がより安定します。
変換後、システムは負荷の変化に応じて出力周波数と出力トルクを自動的に調整し、以前のモーター周波数一定速度動作パターンを変更して、電力エネルギー消費を大幅に節約できます。
III. 結論
要約すると、炭鉱における周波数変換器の応用は良好な成果を達成しており、新しい電力電子機器の開発と性能の継続的な向上により、炭鉱生産における周波数変換器の速度制御技術の応用はより大きな役割を果たし、より大きな経済的利益を達成することになるでしょう。