As empresas de mineração de carvão são grandes consumidoras de energia. Para as empresas de produção de carvão, a proporção do consumo de eletricidade é bastante significativa. De acordo com pesquisas, o consumo de eletricidade de ventiladores, bombas d'água, compressores, guinchos de elevação e equipamentos de bombeamento de gás representa mais de 40% do consumo total de eletricidade da produção de carvão. O desenvolvimento da tecnologia de regulação de frequência variável pode resolver eficazmente o problema do controle individual, porém apresenta limitações em termos de tempo real e baixo grau de automação.
Aplicação da tecnologia de economia de energia com conversores de frequência na indústria de mineração de carvão
I. O princípio e o papel da tecnologia de controle de frequência na economia de energia
1. O princípio da tecnologia de controle de frequência
A regulação de velocidade por conversores de frequência CA é uma tecnologia recente, desenvolvida nas últimas décadas, que se destaca pelo excelente desempenho na regulação de velocidade, notável economia de energia e ampla aplicabilidade em diversos setores da economia nacional, sendo reconhecida como uma solução promissora para a regulação de velocidade. A tecnologia de regulação de velocidade por conversores de frequência CA é uma aplicação abrangente de microtecnologia, eletrônica de potência e transmissão de motores. O princípio básico consiste na conversão da tensão CA de frequência operacional em tensão CC por meio de uma ponte retificadora, sob a ação de dispositivos semicondutores de potência. Em seguida, a tensão CA de frequência variável é convertida por um inversor em tensão CA de frequência ajustável, que serve como fonte de alimentação para o motor CA. Dessa forma, o motor elétrico obtém a tensão e a corrente necessárias para a regulação contínua de velocidade, sendo uma das maneiras mais eficientes de regular a velocidade sem perdas adicionais de deslocamento.
Isso pode ser usado como um método de regulação de velocidade de alta eficiência sem perda adicional de deslocamento, permitindo que o motor elétrico obtenha a tensão e a corrente necessárias para a regulação contínua da velocidade.
2. O papel da tecnologia de controle de frequência na economia de energia
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia eletrônica, da tecnologia da computação, da tecnologia de controle automático e da tecnologia de alta potência de saída, a tecnologia de regulação de velocidade por conversor de frequência de motores CA teve um progresso significativo, tornando-se um importante meio de economia de energia e melhoria do meio ambiente, além de promover o progresso tecnológico, e se consolidando como uma tendência inevitável de desenvolvimento.
Aplicações específicas da tecnologia de controle de frequência variável na produção de mineração de carvão, utilizando correias transportadoras como exemplos.
1. Problema de economia de energia em correias transportadoras na produção de minas de carvão
As correias transportadoras são amplamente utilizadas como o principal equipamento de transporte em minas de carvão. Com o desenvolvimento de minas de carvão de alta produtividade e com superfície de trabalho mais eficiente, as correias transportadoras de longa distância, grande volume e alta velocidade têm sido cada vez mais projetadas, fabricadas e colocadas em operação. O uso dessas máquinas de grande porte faz com que a correia transportadora sofra grandes impactos, com saída irregular do motor, o que leva a problemas como sobrecarga e outros que se tornam mais evidentes.
Portanto, os seguintes requisitos são necessários para a partida e operação da correia transportadora: se o motor for sobrecarregado diretamente na partida, a fonte de alimentação deverá fornecer de 6 a 7 vezes mais corrente do que a operação normal, o que causará superaquecimento do motor devido à corrente excessiva e ao tempo de partida muito longo; a rede elétrica afetará a operação de outros equipamentos devido à queda excessiva de tensão causada pela alta corrente; portanto, o novo tipo de sistema de acionamento pode reduzir a corrente na partida do motor. Atualmente, correias transportadoras de grande porte exigem que o sistema de acionamento forneça torque de partida ajustável, suave e sem impacto para reduzir o impacto, melhorando assim a condição de força de toda a máquina, prolongando sua vida útil e aumentando a confiabilidade do equipamento, ou seja, para obter uma partida suave. Em correias transportadoras de longa distância, se a partida for muito rápida, o dispositivo de tensionamento não se ajustará corretamente, fazendo com que o rolo de transmissão deslize e cause incêndio por superaquecimento; em correias transportadoras com grande inclinação, se a aceleração de partida for muito rápida, causará deslizamento ou rolamento do material; isso exige aceleração de partida controlável para obter uma partida suave. Para facilitar a manutenção das correias transportadoras, esperamos conseguir realizar testes de operação da correia em baixa velocidade.
Em resumo, o sistema de acionamento precisa ser capaz de se adaptar às exigências das condições de partida, operação e estacionamento, para que a correia transportadora inicie e pare suavemente, funcione com eficiência, acione de forma equilibrada e opere com segurança. No entanto, atualmente, a maioria das minas de carvão na China utiliza acopladores hidráulicos para obter a partida suave das máquinas de correia, ajustando a eficiência mecânica do acoplador hidráulico para zero na partida, de modo que o motor inicie sem carga.
2. Tecnologia de controle de frequência em aplicações de correias transportadoras
O sistema de controle automático de frequência em uma esteira transportadora consiste em um controlador lógico programável (CLP), conversor de frequência, trocador de corrente, transmissor de corrente, balança de correia, sensor de velocidade da correia e sensor de velocidade do motor, etc., podendo ser resumido em três partes: unidade de detecção, unidade de controle e unidade de execução.
Unidade de detecção: O sensor e transmissor de corrente adquirem o sinal de corrente do motor. O sinal de velocidade da correia, adquirido pelo sensor de velocidade da correia, é convertido em sinal de tensão. O sinal de velocidade, adquirido pelo sensor de velocidade do motor, também é convertido em sinal de tensão. A balança da correia nuclear adquire o sinal de fluxo. Cada sinal é enviado ao módulo central.
Unidade de controle: Quando o CLP recebe o sinal de detecção, após tomar a decisão, completa as funções de partida da correia transportadora, balanceamento de energia e ajuste de velocidade para economia de energia. Ao mesmo tempo, a unidade de controle principal também possui funções de proteção contra quebra de correia, empilhamento de carvão, rasgo de correia, fumaça, deslizamento, temperatura e outras falhas.
Unidade de execução: o conversor de frequência recebe o sinal de controle de frequência do CLP (Controlador Lógico Programável) e, de acordo com o sinal de saída, emite a tensão correspondente à frequência aplicada ao motor, ajustando assim a velocidade e executando as diversas funções da esteira transportadora. Após a conversão de frequência, a esteira transportadora passa a operar com partida e parada suaves, proporcionando maior estabilidade ao seu funcionamento.
Após a conversão, o sistema pode ajustar automaticamente a frequência e o torque de saída de acordo com a variação da carga, alterando o padrão de operação anterior do motor em velocidade constante e economizando significativamente energia.
III. Conclusão
Em resumo, a aplicação de conversores de frequência em minas de carvão tem alcançado bons resultados. Com o desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos de potência e a melhoria contínua do desempenho, a aplicação da tecnologia de controle de velocidade por conversores de frequência na produção de minas de carvão desempenhará um papel ainda maior e trará benefícios econômicos mais significativos.