Développement et application de convertisseurs de fréquence miniers
À l’heure actuelle, la technologie de l’électronique de puissance dans l’industrie nationale du charbon a été promue dans certains bureaux miniers. Dans les mines modernes, en raison de l’équipement à grande échelle et du haut niveau d’automatisation, la proportion des coûts de main-d’œuvre par tonne de charbon n’est pas importante, tandis que la proportion des coûts de l’électricité augmente.
Ce qui suit est l’application du convertisseur de fréquence dans le convoyeur à bande de mine de charbon, le treuil de levage de mine et la station de pompage d’émulsion.
À l’heure actuelle, l’application du convertisseur de fréquence dans les mines de charbon domestiques est principalement concentrée dans les convoyeurs à bande. Comme nous le savons tous, la bande est un élastomère, une grande quantité d’énergie est stockée dans la bande lorsqu’elle est à l’arrêt ou en marche, lors du démarrage du convoyeur à bande, si le dispositif de démarrage progressif n’est pas ajouté, l’énergie stockée dans la bande sera rapidement libérée, formant une onde de tension sur la bande et la transmettant rapidement le long de la bande. Des ondes de tension excessives peuvent facilement provoquer la déchirure de la courroie. Par conséquent, le « Règlement sur la sécurité dans les mines de charbon » stipule que les convoyeurs à bande doivent être équipés de dispositifs de démarrage en douceur. À l’heure actuelle, la plupart des dispositifs de démarrage en douceur utilisés dans les mines de charbon sont des accouplements hydrauliques. Bien que l’accouplement hydraulique puisse résoudre partiellement le problème de démarrage progressif du convoyeur à bande, il présente toujours des inconvénients évidents par rapport à l’entraînement par convertisseur de fréquence : tout d’abord, lors de l’utilisation de l’accouplement hydraulique, le moteur doit d’abord démarrer sans charge. Lorsque la fréquence d’alimentation démarre, le courant initial est très important, soit 4 à 7 fois le courant nominal du moteur. Le courant de démarrage instantané important produira un impact pendant le processus de démarrage, provoquant des modifications des contraintes mécaniques et thermiques à l’intérieur du moteur, provoquant une usure grave et même des dommages aux pièces mécaniques. Dans le même temps, cela entraînera également une chute de la tension du réseau électrique, affectant le fonctionnement normal d’autres équipements du réseau électrique, de sorte que le convoyeur à bande de grande capacité doit également être fixé à l’équipement de démarrage progressif du moteur. Deuxièmement, lorsque l’accouplement hydraulique fonctionne pendant une longue période, il entraînera une augmentation de la température du liquide, fera fondre le bouchon en alliage, provoquera des fuites de liquide, augmentera la charge de travail de maintenance et polluera l’environnement.
Deuxièmement, lors de l’utilisation d’un accouplement hydraulique, le temps de chargement du convoyeur à bande est court, ce qui est facile à provoquer des changements de tension de la courroie, de sorte que les exigences de résistance de la bande sont plus élevées.
Troisièmement, le convoyeur à bande général est une grande capacité à longue distance, généralement un entraînement à plusieurs moteurs, utilisant un entraînement à couplage hydraulique, il est difficile de résoudre l’équilibre de puissance lors d’un entraînement à plusieurs moteurs. Avec le développement de la technologie de l’électronique de puissance.
La technologie de conversion de fréquence s’est développée rapidement au cours des deux dernières décennies et a été largement utilisée dans certaines entreprises d’extraction de charbon, telles que Jincheng Coal Group, Lu’an Mining Bureau, Huaibei Mining Bureau, etc. L’utilisation de convertisseurs de fréquence pour modifier l’entraînement du convoyeur à bande apportera de grands avantages sociaux et économiques à l’utilisateur :
Tout d’abord, le démarrage progressif du système de convoyeur à bande est vraiment réalisé. L’utilisation d’un convertisseur de fréquence pour entraîner le convoyeur à bande, l’utilisation de la fonction de démarrage progressif du convertisseur de fréquence, le démarrage progressif du moteur et le démarrage progressif du convoyeur à bande sont combinés en un seul, grâce au démarrage lent du moteur, entraînent le convoyeur à bande pour qu’il démarre lentement et libèrent lentement l’énergie stockée à l’intérieur de la bande, de sorte que l’onde de tension formée par le convoyeur à bande dans le processus de démarrage est extrêmement faible et n’endommage presque pas la bande.
Deuxièmement, réalisez l’équilibre de puissance lorsque le convoyeur à bande est entraîné par plusieurs moteurs. Lorsque le convertisseur de fréquence est utilisé pour entraîner le convoyeur à bande, une traînée et une commande sont généralement adoptées, et lorsque plusieurs moteurs sont entraînés, le contrôle maître-esclave est utilisé pour obtenir l’équilibre de puissance. Dans le puits Wangtai n° 2 du groupe de charbon de Jincheng, la courroie rainurée est entraînée par un moteur de 2×200 kW / 660 V, et après avoir adopté le contrôle maître-esclave, la différence de courant entre le moteur maître-esclave est d’environ 5 A à faible charge et d’environ 2 A à pleine charge.
Troisièmement, réduisez la résistance de la ceinture. Après avoir utilisé le variateur de fréquence, parce que le temps de démarrage du convertisseur de fréquence peut être ajusté en 1S ~ 3600S, généralement le temps de démarrage du convoyeur à bande est dans 60S ~ 200S Selon le réglage sur site, le temps de démarrage du convoyeur à bande est prolongé, ce qui réduit considérablement les exigences pour des courroies solides et réduit l’investissement initial de l’équipement.
Quatrièmement, réduire l’entretien de l’équipement. Le convertisseur de fréquence est une intégration de dispositifs électroniques, qui convertit la durée de vie des machines en vie des électrons, ce qui a une longue durée de vie et réduit considérablement la quantité de maintenance de l’équipement. Dans le même temps, la fonction de démarrage progressif du convertisseur de fréquence est utilisée pour réaliser le démarrage progressif du convoyeur à bande, ce qui n’a pratiquement aucun impact sur les machines pendant le processus de démarrage, et réduit également considérablement l’entretien de la partie mécanique du système de convoyeur à bande. Par exemple, après que la ceinture du puits Wangtai n ° 2 du groupe de charbon Jincheng est entraînée par un convertisseur de fréquence, les économies annuelles de la boucle de ceinture atteignent à elles seules plus de 10 000 yuans.
Cinquièmement, l’économie d’énergie. L’effet d’économie d’énergie de l’utilisation d’un entraînement à fréquence variable sur le convoyeur à bande se reflète principalement dans les deux aspects du facteur de puissance et de l’efficacité du système :
1. Améliorer le facteur de puissance du système Normalement, le moteur de la mine de charbon a une marge relativement importante dans le processus de conception, et la plupart d’entre eux ne peuvent pas fonctionner à pleine charge lorsqu’ils travaillent. D’après la conception et les caractéristiques de fonctionnement du moteur, le moteur n’est le plus efficace et le meilleur facteur de puissance que lorsqu’il est proche de la pleine charge, et il est réduit lorsqu’il est légèrement chargé, entraînant une perte de puissance inutile. En effet, lorsqu’il est légèrement chargé, le composant actif du courant du stator est très faible, principalement le composant réactif de l’excitation, de sorte que le facteur de puissance est faible. Après avoir utilisé un convertisseur de fréquence, le facteur de puissance dans l’ensemble du processus atteint plus de 0,9, ce qui permet d’économiser considérablement la puissance réactive.
2. Améliorer l’efficacité du système Après avoir utilisé le variateur de fréquence, le moteur et le réducteur sont directement connectés en dur et la liaison de couplage hydraulique est réduite au milieu. L’efficacité de transmission de l’accouplement hydraulique lui-même n’est pas élevée, et l’accouplement hydraulique est principalement entraîné par un liquide, et l’efficacité de transmission du liquide est beaucoup plus faible que celle de la connexion dure directe, de sorte que l’efficacité totale de transmission du système est supérieure de 5 % ~ 10 % à celle de l’entraînement de l’accouplement hydraulique après l’utilisation d’un convertisseur de fréquence. De plus, les mines sont généralement éloignées des sous-stations, et la tension fluctue considérablement à différents moments, et la fonction de régulation automatique de la tension du convertisseur de fréquence a également des effets d’économie d’énergie. Pour résumer, l’utilisation de la technologie du convertisseur de fréquence pour transformer le système d’entraînement traditionnel du convoyeur à bande, non seulement en termes de technologie de pointe, mais aussi les avantages sociaux et économiques sont énormes, avec le développement de la société, le convertisseur de fréquence final remplacera la position dominante de l’accouplement fluide dans l’entraînement du convoyeur à bande, dans le groupe de charbon Jincheng, Lu’an, Huaibei Mining Group Un grand nombre de cas d’application l’ont prouvé.
À l’heure actuelle, les fabricants qui ont appliqué avec succès les convoyeurs à bande de mine de charbon, en particulier dans le levage des convoyeurs à bande d’arbre principal, sont Chengdu Jialing et l’allemand Siemens. 2. Levage de mines L’équipement de levage de mines est un équipement mécanique à grande échelle permettant de soulever du charbon, du minerai, du personnel et de l’équipement de levage et de déléguer des matériaux le long du puits de forage. C’est la plaque tournante reliant le système de production souterrain de la mine et le carré industriel au sol, et c’est la gorge du transport minier, de sorte que l’équipement de levage de mine occupe une position extrêmement importante dans l’ensemble du processus de production minière, et sa sécurité et sa fiabilité sont particulièrement importantes. Dans le processus de production minière, si l’équipement de levage tombe en panne, cela entraînera inévitablement un arrêt de la production. Les légers affecteront la production de charbon, et les lourds mettront en danger la sécurité personnelle. De plus, l’équipement de levage de mines est une grande machinerie complète - équipement électrique, son coût et sa consommation d’énergie sont relativement élevés, par conséquent, dans la conception de la nouvelle mine et la conception de reconstruction de l’ancienne mine, lors de la détermination d’un système de levage raisonnable, il doit passer par de nombreuses comparaisons techniques et économiques, combinées aux conditions spécifiques de la mine, pour s’assurer que l’équipement de levage est raisonnable à la fois dans la sélection et le fonctionnement, c’est-à-dire que l’équipement de levage de mines doit être économique. Dans le système de levage traditionnel, la méthode de régulation de la vitesse du moteur est la régulation de la vitesse hiérarchique de la résistance de la corde du rotor du moteur. Avec le développement de la technologie de l’électronique de puissance, les inconvénients de la régulation hiérarchique de la vitesse de résistance des cordes du rotor de moteur deviennent de plus en plus évidents :
Tout d’abord, la précision du contrôle est médiocre. La régulation de la vitesse de la résistance de chaîne du rotor du moteur est adoptée, qui appartient à la régulation de vitesse par paliers, et il y a un saut de vitesse lors de la commutation de différentes sections de vitesse, et son contrôle est relativement approximatif et le positionnement est imprécis.
Deuxièmement, la fiabilité du travail n’est pas élevée. Parce qu’il existe de nombreuses résistances connectées en série du côté rotor du moteur, et dans le processus de régulation de vitesse segmentée, le contacteur est généralement raccourci au niveau de résistance précédent, la durée de vie du contacteur se reflète principalement dans la durée de vie de sa partie mécanique, comme nous le savons tous, la durée de vie de la partie mécanique est beaucoup plus courte que la durée de vie du type électronique, parfois en raison d’un courant excessif, les contacts du contacteur sont collés ensemble, ne peuvent pas être commutés, ce qui entraîne une survitesse et d’autres accidents, affectant gravement la fiabilité du fonctionnement du système.
Troisièmement, la charge de travail de maintenance est importante. Étant donné que le contacteur est utilisé pour commuter la résistance en sections, le contacteur doit être entretenu fréquemment, ce qui augmente considérablement l’intensité du travail du personnel de maintenance.
Quatrièmement, la consommation d’énergie. La régulation de la vitesse de la résistance à chaîne de rotor de moteur est une méthode de régulation de la vitesse de type consommation d’énergie différentielle, dans l’ensemble du processus de régulation de la vitesse, une grande quantité d’énergie électrique est consommée sur la résistance, ce qui est très peu économique.
Cinquièmement, la stabilité est médiocre. La chaîne du rotor du moteur résiste à la régulation de la vitesse, et lorsqu’elle fonctionne à basse vitesse, la stabilité est médiocre. En effet, plus la vitesse est basse, plus les caractéristiques sont douces, lorsque le couple de charge fluctue, plus le changement de vitesse est important, de sorte que la stabilité de fonctionnement est médiocre. Avec le développement de la technologie de l’électronique de puissance et la maturité de la technologie de conversion de fréquence, l’État stipule clairement qu’il est recommandé d’utiliser un régulateur de conversion de fréquence AC dans le système d’amélioration du véhicule.
L’utilisation d’un grand régulateur de conversion de fréquence AC pour entraîner le treuil de levage présente les avantages suivants :
Tout d’abord, la précision du contrôle est élevée. Habituellement, le convertisseur de fréquence adopte un contrôle vectoriel de flux magnétique, de sorte que les performances de régulation de vitesse du moteur à courant alternatif sont presque égales à celles du moteur à courant continu, et la précision du contrôle est très élevée.
Deuxièmement, une grande fiabilité de travail. Le convertisseur de fréquence adopte des dispositifs électroniques, qui ont une longue durée de vie et ont des fonctions de protection parfaites, et sont très fiables lorsqu’ils sont utilisés pour lever la commande du treuil.
Troisièmement, il n’y a pratiquement pas de charge de travail de maintenance, ce qui réduit l’intensité du travail du personnel de maintenance.
Quatrièmement, la plage de régulation de la vitesse est large, ce qui est une régulation de vitesse en continu, et la stabilité est bonne à basse vitesse.
Cinquièmement, l’économie d’énergie. Le convertisseur de fréquence appartient au mode de régulation de vitesse de la constante de puissance différentielle, et son mode d’économie d’énergie se manifeste sous deux aspects dans l’ensemble du processus de régulation de vitesse :
1. Économie d’énergie à l’état de levage Lorsque le treuil de levage est à l’état de levage vers le haut, le moteur fonctionne à l’état électrique, car le treuil de levage appartient à la charge de couple constante, la proportion d’économie d’énergie est réduite par la vitesse du treuil de levage.
2. État de décentralisation Lorsque le treuil de levage est dans l’état décentralisé, le moteur fonctionne dans l’état de production d’énergie pour convertir l’énergie potentielle en énergie électrique.
Si l’onduleur utilise un onduleur à retour d’énergie, l’onduleur réinjectera cette énergie électrique dans le réseau. Après la transformation de conversion de fréquence d’un treuil à câble infini dans la mine de Ximing du groupe de charbon à coke de Xishan, son effet d’économie d’énergie est d’environ 30 %. Ce convertisseur de fréquence est un type de frein énergivore, et si le type de retour d’énergie est adopté, son effet d’économie d’énergie sera meilleur. Il existe de nombreux treuils de levage dans les entreprises minières de charbon, après l’utilisation de la transformation de conversion de fréquence, son effet d’économie d’énergie sera très évident, maintenant, de nombreux nouveaux systèmes de treuils ont été entraînés par le changement de fréquence. Station de pompage d’émulsion La station de pompage d’émulsion fournit principalement une pression de liquide constante pour les supports hydrauliques. Le support hydraulique est pratiquement immobile, mais la pompe à émulsion fonctionne encore longtemps et consomme beaucoup d’énergie. Si l’entraînement de conversion de fréquence est adopté, le capteur de pression est utilisé pour former un contrôle de pression constante en boucle fermée, et lorsque le support hydraulique est déplacé, la pompe à émulsion augmente le débit de liquide et maintient la force variable. Lorsque le support hydraulique n’est pas déplacé, la pompe à émulsion fournit un petit débit de liquide pour maintenir une pression constante et obtenir un contrôle de pression constant. La pompe à émulsion est entraînée par un convertisseur de fréquence, et l’effet d’économie d’énergie est évident. Un convertisseur de fréquence 55KW/660V est utilisé dans la mine de charbon souterraine de la mine de charbon de Bucun du bureau minier de Shandong Zibo, et son effet d’économie d’énergie est estimé à environ 50 %. De plus, l’utilisation de convertisseurs de fréquence réduit la vitesse du moteur et de la pompe, réduit l’usure des pièces mécaniques et prolonge la période de maintenance de l’équipement. En outre, dans certaines mines de charbon, le ventilateur principal a également adopté la technologie de conversion de fréquence, comme le Ningxia Coal Group, mais l’application actuelle du convertisseur de fréquence dans les mines de charbon est principalement concentrée dans les convoyeurs à bande et les treuils. Avec le développement de la technologie, je crois que la technologie de conversion de fréquence sera largement utilisée dans les mines de charbon comme les pays développés étrangers !
