矿山皮带输送机节能改造方案

                                         矿山皮带输送机节能改造方案
 
1、引言： 　　
交—直—交智能节能器已在泵类、风机类负载上得到广泛应用，并且正在大面积推广。但大多数矿用皮带输送机还在沿用传统的液力藕合器方法联接。加装皮带输送机智能节能器后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力耦合器这个环节。而液力耦合器本身的传递效率是不高的，且主要是通过液体来传动，液体的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用智能电机节能器驱动后，系统总的传递效率要比液力耦合器驱动的效率要高5%～10%。但是，不可能把风机、水泵用的电机智能节能器直接应用到皮带输送机上，因为提升类负载对电机智能节能器有着不少特殊的要求。 　　鉴于皮带输送机的特殊性，我公司自2007年开始研制开发的矿山皮带输送机智能节能器，同时研制的多台分在山西省某煤业集团运行，对矿用皮带输送机的安全运行及节能改造确实起到了决定的作用，应用效果较好。对上述两台机器经过近两年的观察和总结，我公司于2008年10月对已开发成功的皮带输送机智能节能器进行了完善，本文主要介绍完善后的该系统。

2、使用该系统的优点
⑴实现了软启动、软停车，减少了机械冲击，使运行更加平稳可靠。
⑵启动平滑，转矩大，没有冲击电流，可实现重载启动
⑶运行速度曲线成S形，使加减速平滑、无撞击感。
⑷ 安全保护功能齐全，除一般的过压、欠压、过载、短路、温升等保护外，还设有连锁保护、自动限速保护功能等。
⑸设有直流制动、能耗制动、及回馈制动等多种制动方式，使安全性更加可靠。
⑹该系统四象限运行，回馈能量直接回电网，且不受回馈能量大小的限制，适应范围广，节能效果更加明显。

3、矿用皮带输送机智能节能器的工作原理 　　

电机智能节能器是通过改变电机定子供电频率来改变电机的转速，以实现皮带输送机的调速。交流异步电动机的转速公式为： n=60f1(1-s)/p 其中：n――电极转速;f1――定子供电频率; p――极对数; s――转差率; 该设备为交－直－交电压型智能节能器，原理图如下图1所示。 　 　　
图1矿用皮带输送机智能节能器原理图 　
  　
该系统的运行过程主要分为两个过程：
（1）皮带输送机电机作为电动机的过程，即正常的逆变过程。该过程主要由整流、滤波和正常逆变三大部分组成，如上图1所示。其中正常逆变过程是其核心部分，它改变电机定子的供电频率，从而改变输出电压，起到调速作用。
（2）下行皮带输送机电机作为发电机的过程，即能量回馈过程。该过程主要由整流、回馈逆变和输出滤波三部分组成，
如上图1所示。其中该部分的整流是由正常逆变部分中IGBT的续流二极管完成。二极管D1和D2为隔离二极管，其主要作用是隔离正常逆变部分和回馈逆变部分。电解电容E2的主要作用是为回馈逆变部分提供一个稳定的电压源，保证逆变部分运行更可靠。回馈逆变部分是整个回馈过程的核心部分，该部分实现回馈逆变输出电压相位与电网电压相位的一致。因为回馈逆变输出的是调制波，为保证逆变的正常工作以及减少对电网的污染，我们加了一个输出滤波部分，使该系统的可靠性更加稳定。 见于矿区电压的波动性可能比较大的事实，由于电机智能节能器的回馈条件是要和电网电压有一个固定电压差值，假若某时刻网电电压比较高，再加上回馈时的固定 电压差值，此时电机智能节能器的母线电压就会达到一个比较高的电压值，如果再有重车下滑，则母线电压会更高，此时的高电压就有可能威胁到电机智能节能器的大功率器件的安全，为此，该系统又加了一个刹车部分（如上图1所示），以保证电机智能节能器的安全。

4、智能节能器对原调速系统的改造 　　
为了确保安全可靠，让智能节能器与原调速系统并存，互为备用，随时可以切换。同时为了让操作者不改变操作习惯，工、变频系统都用原操作机构操作，如图2所示：
　　　 图2工、变频系统切换控制
5、现场应用情况及运行效果 　　从2008年3月至今，我公司陆续对山西某煤业集团不同矿区等地十多台皮带输送机系统改造。该系统改造后节能效果明显，尤其是下行皮带输送机，节电率都在20％以上。同时变频改造后皮带输送机运行的稳定性和安全性都大大增加，因此大大减少了运行故障和维修时间，矿区的产量也提高不少。用户反应普遍较好。

六、具体节能改造方案

1、 提高系统功率因数 　　 通常情况下，煤矿用电机在设计过程中放的裕量比较大，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。由电机设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是效率*高、功率因数*佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。这是因为当轻载时，定子电流有功分量很小，主要是励磁的无功分量，因此功率因数很低。采用电机智能节电器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。

2、 提高系统效率 　　
采用电机智能节电器驱动之后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力耦合器这个环节。而液力耦合器本身的传递效率是不高的，且主要是通过液体来传动，液体的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用电机智能节电器驱动后，系统总的传递效率要比液力耦合器驱动的效率要高5%～10%。 　　 另外，矿井通常离变电站距离较远，不同时段电压波动较大，利用电机智能节电器的自动稳压功能，也有部份节能作用。

七、将系统进行节能改造后，将克服原工况时出现的各种不良状况：
1、电机的起动和停车，可以实现软起动，并且起动电流控制在额定电流的1~2倍，对电网没有任何冲击，节约消耗在电阻上的电能和起动时的冲击电流，实现节能。
2、将转子短接，减小维护量，从而提高生产产量，减少维修成本。
3、提高功率因数，功率因数几乎达到1.0。
4、由于节能器属于高科技产品，因此保护功能强大，而且灵敏，对出现各种故障及时的保护，免受更大的损失。


八：把所有皮带输送机节能器进行计算机联网控制 ◆ 显示 多电机 监控点实时测量值，如电流 , 电压 , 运行频率及故障状态
◆ 监控所有的皮带输送机节能器的用电情况，以便监测和评估节电效果
◆ 支持 485 工业总线和 TCP/IP 以太网通迅，也支持无线以太网通迅
◆ 故障时可自动拔通电话、也可自动发送短信到手机，轻松实现无人值守
◆ 通过软件可对仪表参数进行设置，轻松实现远程控制
◆ 本系统不限接入点数、免组态、系统资源占用率小 ◆ 网络功能，实现远程异地多用户同时使用
◆ 支持软件在线自动升级
 

九、结束语 随着社会的进步，技术的发展，能源已成为生产成本的重要组成部分，一些旧的、耗能的系统将被将被高科技产品替代。提升生产的自动化程度，节约能源，降低成本，已成为企业提升自身竞争力的重要途径之一。因此，我们非常有必要将浪费的电能节约下来，有益于自己，也有益于国民。