Doanh nghiệp khai thác than là những doanh nghiệp tiêu thụ điện năng lớn, đối với doanh nghiệp sản xuất than, tỷ lệ tiêu thụ điện năng khá lớn. Theo khảo sát, điện năng tiêu thụ của quạt, máy bơm nước, máy nén khí, tời nâng, thiết bị bơm khí chiếm hơn 40% tổng điện năng tiêu thụ của toàn bộ hoạt động sản xuất than. Việc phát triển công nghệ điều chỉnh tần số biến thiên có thể giải quyết hiệu quả các vấn đề về quy trình điều khiển đơn lẻ, trong khi thời gian thực kém, mức độ tự động hóa thấp và các vấn đề khác.
Ứng dụng công nghệ tiết kiệm năng lượng biến tần trong ngành khai thác than
I. Nguyên lý và vai trò tiết kiệm năng lượng của công nghệ điều khiển tần số
1, Nguyên lý công nghệ điều khiển tần số
Điều chỉnh tốc độ bằng biến tần AC là một công nghệ mới được phát triển trong những thập kỷ gần đây, với hiệu suất điều chỉnh tốc độ tuyệt vời, hiệu quả tiết kiệm điện năng đáng kể và khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân, và được công nhận là một phương pháp điều chỉnh tốc độ đầy hứa hẹn. Công nghệ điều chỉnh tốc độ bằng biến tần AC là ứng dụng toàn diện của công nghệ vi máy tính, công nghệ điện tử công suất và công nghệ truyền động động cơ. Nguyên lý cơ bản là dưới tác dụng ngắt của các thiết bị bán dẫn công suất, điện áp AC tần số làm việc được chuyển đổi thành điện áp DC thông qua cầu chỉnh lưu, sau đó được biến đổi từ bộ biến tần thành điện áp AC có thể điều chỉnh tần số, điện áp làm công suất truyền động của động cơ AC, để động cơ điện đạt được điện áp và dòng điện cần thiết cho việc điều chỉnh tốc độ vô cấp, là một trong những phương pháp điều chỉnh tốc độ hiệu quả mà không gây ra tổn thất dịch chuyển bổ sung.
Phương pháp này có thể được sử dụng như một phương pháp điều chỉnh tốc độ hiệu suất cao mà không gây ra tổn thất dịch chuyển bổ sung, đồng thời, động cơ điện có được điện áp và dòng điện cần thiết để điều chỉnh tốc độ vô cấp.
2, Vai trò tiết kiệm năng lượng của công nghệ điều khiển tần số
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử, công nghệ máy tính, công nghệ điều khiển tự động và công nghệ công suất đầu ra cao, công nghệ điều chỉnh tốc độ biến tần động cơ AC đã có những bước tiến đột phá, trở thành phương tiện chính để tiết kiệm năng lượng và cải thiện môi trường, đồng thời thúc đẩy tiến bộ công nghệ, đã trở thành xu hướng phát triển tất yếu.
Ứng dụng cụ thể của công nghệ điều khiển tần số thay đổi trong sản xuất khai thác than sử dụng băng tải làm ví dụ
1, vấn đề tiết kiệm năng lượng của băng tải trong sản xuất mỏ than
Băng tải được sử dụng rộng rãi như thiết bị chính trong vận chuyển than. Với sự phát triển của năng suất khai thác than cao và bề mặt làm việc hiệu quả, băng tải vận chuyển đường dài, khối lượng lớn, tốc độ cao ngày càng được thiết kế, chế tạo và đưa vào sử dụng. Việc sử dụng các máy móc lớn này khiến băng tải chịu tải trọng va đập lớn, công suất động cơ không đồng đều, dẫn đến tình trạng quá tải động cơ và các vấn đề khác dễ phát sinh.
Do đó, các yêu cầu sau đây đối với việc khởi động và vận hành băng tải: nếu động cơ bị quá tải trực tiếp khi khởi động, nguồn điện cần cung cấp dòng điện gấp 6-7 lần so với hoạt động bình thường, do đó động cơ sẽ bị quá nhiệt do dòng điện quá mức và thời gian khởi động quá dài; Lưới điện sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị khác do giảm điện áp quá mức do dòng điện lớn; Do đó, loại hệ thống truyền động mới có thể giảm dòng điện khi động cơ khởi động. Hiện nay, băng tải lớn yêu cầu hệ thống truyền động cung cấp mô-men xoắn khởi động có thể điều chỉnh, trơn tru, không va đập để giảm va đập, do đó cải thiện tình trạng lực của toàn bộ máy, kéo dài tuổi thọ của toàn bộ máy, nâng cao độ tin cậy của thiết bị, tức là đạt được khởi động mềm. Băng tải đường dài, nếu khởi động quá nhanh, thiết bị siết chặt sẽ không siết chặt, do đó con lăn truyền động bị trượt, dẫn đến cháy do nhiệt; Đối với băng tải nghiêng lớn, nếu tăng tốc khởi động quá nhanh, sẽ gây ra hiện tượng trượt vật liệu hoặc lăn; Điều này đòi hỏi phải tăng tốc khởi động có thể kiểm soát để đạt được khởi động trơn tru. Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo trì băng tải, chúng tôi hy vọng đạt được hoạt động thử nghiệm băng tải tốc độ thấp.
Tóm lại, hệ thống truyền động cần có khả năng thích ứng với các yêu cầu về điều kiện khởi động, vận hành và đỗ xe, để băng tải khởi động và dừng êm ái, vận hành hiệu quả, truyền động cân bằng và hoạt động an toàn. Tuy nhiên, hiện nay, hầu hết các mỏ than ở Trung Quốc đều sử dụng bộ ghép thủy lực để khởi động mềm máy móc băng tải, điều chỉnh hiệu suất cơ học của bộ ghép thủy lực về 0 khi khởi động, để động cơ khởi động không tải.
2, công nghệ điều khiển tần số trong ứng dụng băng tải
Hệ thống điều khiển tự động kiểm soát tần số trong băng tải bao gồm bộ điều khiển lập trình PLC, bộ biến tần, bộ trao đổi dòng điện, bộ truyền dòng điện, cân băng tải hạt nhân, cảm biến tốc độ băng tải và cảm biến tốc độ động cơ, v.v., có thể được tóm tắt thành ba phần là bộ phận phát hiện, bộ phận điều khiển và bộ phận thực hiện.
Bộ phận phát hiện: Cảm biến dòng điện và bộ phát thu tín hiệu dòng điện động cơ. Tín hiệu tốc độ dây đai thu được từ cảm biến tốc độ dây đai được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp. Tín hiệu tốc độ từ cảm biến tốc độ động cơ được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp. Cân dây đai hạt nhân thu tín hiệu dòng chảy. Mỗi tín hiệu được đưa đến mô-đun lõi.
Bộ điều khiển: Khi PLC nhận được tín hiệu phát hiện, sau khi đưa ra quyết định, hoàn tất khởi động băng tải, cân bằng công suất, điều chỉnh tốc độ tiết kiệm năng lượng. Đồng thời, bộ điều khiển chính còn có chức năng bảo vệ sự cố như: phá băng tải, xếp than, xé băng tải, khói, trượt, nhiệt độ và các lỗi khác.
Bộ phận thực hiện: Bộ biến tần nhận tín hiệu điều khiển tần số từ PLC, căn cứ vào tín hiệu đầu ra tương ứng với tần số của điện áp được cấp vào động cơ, để điều chỉnh tốc độ động cơ, hoàn thành các chức năng khác nhau của băng tải. Sau khi chuyển đổi tần số, máy băng tải thực hiện hoàn toàn chế độ vận hành khởi động mềm và dừng mềm của băng tải, giúp máy băng tải hoạt động ổn định hơn.
Sau khi chuyển đổi, hệ thống có thể tự động điều chỉnh tần số đầu ra và mô-men xoắn đầu ra theo sự thay đổi của tải, thay đổi mô hình hoạt động tốc độ không đổi của tần số động cơ trước đó, giúp tiết kiệm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng điện.
III. Kết luận
Tóm lại, việc ứng dụng biến tần trong khai thác than đã đạt được kết quả tốt, với sự phát triển của các thiết bị điện tử công suất mới và hiệu suất liên tục được cải thiện, việc ứng dụng công nghệ điều khiển tốc độ biến tần trong sản xuất khai thác than sẽ đóng vai trò lớn hơn và đạt được lợi ích kinh tế đáng kể hơn.