ｇｍ冶金／礦山通用機械
南屯煤礦選煤廠（山東鄒城
２７３５１５）楊正軻
趙瑞飛於立軍
王東才ｉ摘要】介紹了在南屯礦選煤廠自動化改造
中，應用變頻器對部分機械裝置實施自動化改造的成功
經驗，闡述了變頻調速技術在選煤廠生產中推廣應用的必要性，說明了應用該項技術所取得的技術進步及經濟效益。
ｉ關鍵詞】變頻調速技術變頻器電路變頻裝置一前言
隨著大功率電晶體（ｇｔｒ）和可關斷電晶體；
（ｇｔｏ）等電子元件的大量生產，變頻技術得到了迅猛發展，並迅速應用到各個生產領域之中，它不僅提高了裝置的自動化程度，而且促進了生產工藝的發展，同時還具有較高的節能效果，經濟效益和社會效益都比較
明顯。在選煤廠的常用裝置中，有很多裝置在執行期間執行引數是變化不定的，如水幫浦、風機、跳汰機排料裝置和給煤機等。因此，為了滿足生產工藝要求，就需要對上述裝置的執行狀況進行調節。
以水幫浦為例，由於水幫浦在執行期間流量變化不定，需要對幫浦的流量進行調節。目前採用的調節方式主
要有兩種：一是節流調節，二是變速調節。所謂節流調節是通過改變幫浦出１３閥門的開啟度來改變幫浦本身的特性曲線，達到調節流量的目的；而變速調節則是利用幫浦
的流量與轉速成正比的關係來改變幫浦本身的特能曲線，達到調節流量的目的。前者是以增加阻力犧牲能量為代
價的流量調節，當流量減少時，電動機的輸出功率並未隨之減少，這些電能主要被消耗在出口閥門上，在閥門閘板上產生應力集中及懸浮液流速加快，從而加劇了閥門和管路的磨損。造成故障多，維修量大，致使選煤
ｇｉｍ通用棚麓
年第１１期
成本居高不下，影響了企業的經濟效益。據統計，幫浦、
閥門、管路故障率及維護材料費用佔全廠費用的４０％以上。從節能的觀點來看，採用變速調節控制幫浦的流量是科學而經濟的，特別是當電動機功率較大時，其節能效果更顯著。根據流體機械力學原理及選煤廠的裝置實際執行狀況，使用變速調節的節能率可達ｎ３ｏ％以上，裝置壽命可增加４０％以上。
變速調節的方法很多，包括調壓變速、電磁調速、變極調速和變頻調速等，通過分析
研究，最適合選煤廠自動化要求的還是變頻調速技術。推而廣之，選煤廠其他眾多裝置採用變頻調速控制，亦能收到良好效果。
二．變頻器電路結構及功能
變頻器分為直接式和間接式兩種，其中間接式變頻器應用較廣，主電路採用閘流體三相橋式整流，經濾波器濾波後輸出穩定的直流電壓，逆變器將穩定的直流電壓逆變成既可調壓又可調頻的三相交流電源，實現調節電動機轉速的目的。整個控制迴路採用ｃｐｕ進行速度、電流、電壓調節，實現了適時控制、事故報警、顯
示等功能。
變頻器既能內部控制，也能外部控制，通過設定操作可實現多種功能。其中保護功能有：過載保護、瞬時停電保護、過流保護、短路保護、欠壓保護、直流過電壓保護、過熱保護、防失速保護及自身保護等，變
頻器設有多種曲線，通過選擇，可獲取所需轉矩特性。通過頻率設定功能可選擇基準頻率、上下限頻率、啟動頻率、運轉開始頻率及制動開始頻率等。通過加減速設定功能，可確定加減速模式、加減速時間等。
配合各種感測器與ｐｌｃ接ｉ：１，可實現開、停、正反轉和速度選擇自動控制等。
冶金／礦由通用機械鋤、
三、變頻調速技術的原理及特點
由於非同步電動機的同步轉速與電源頻率成正比，
動態平衡。
１．變頻器在跳汰機中的應用
選煤生產所用跳汰機需要根據床層厚度及時調整排料速度，以保證分層就緒的床層在產品分離的過程中不再出現紊亂，減少汙染，其核心問題是穩定分選密度和改善排出物料的成分。因此設計一種根據床層厚度來所以通過改變電源頻率就可以改變電動機的轉速，這就是所謂的變頻調速。由於變頻調速基本上保持了非同步電動機固有特性轉差率小的特點，效率高，調節範圍寬，精度高，並可實現無級調速，因此，它是非同步電動機比較理想的調速方法。
變頻調速採用大功率電晶體逆變器和計算機或變頻ｐｗｍ晶元控制脈衝調製技術，通過輸出具有不同頻率的電壓和電流來改變交流電動機的轉速，從而達到調節裝置運轉狀態的目的，變頻調速具有如下特點。
（１）機械效能好，起動轉矩大，起動電流小。採用ｐｗｍ正弦波脈衝調製方式，可使電動機的轉矩脈動小，實現軟起動，而且執行平穩，可以大大減少大功率電動機起動時對交流電網的衝擊。
（２）調速範圍廣，可實現平滑無級調速，精度高達０．５％，頻率變化範圍大，能廣泛適應各種生產環節
的需要。
（３）節能效果顯著，理論上節能可達３０％～６０％甚至更高。
（４）變頻器留有各種標準介面，便於與壓力、液
位、流量感測器及計算機系統連線，實現自動控制。
（５）變頻器安裝容易，除錯方便，操作簡單。
（６）在各種起動調速裝置中，變頻調速裝置是唯
一同時兼有起動和調速雙重功能，並可與其他各種調速裝置實現速度匹配的調速裝置。
使用變頻調速裝置的意義在於：①可以利用各種感測器實現裝置運轉的**實時控制，提高產品質量。②利用閉環工作方式，可以減少調整工作量和減少操作人員，提高工作效率。
③就流體機械而言，與節流調速
相比，節能效果顯著。④利用變頻調速實現節流，由於不再使用**昂貴的漿液閥，因此也就不再存在閥門閘板上的應力集中問題，大大減少了維修工作量和維修費用，延長了裝置壽命，降低了選煤成本。
四變頻器在選煤生產裝置中的應用
變頻器在南屯煤礦選煤廠主要用於各種水幫浦、羅茨風機、跳汰機、給煤機、刮板機、膠帶機和高頻篩等的調速及振幅的調節，通過變頻調速來實現各種不同種類的調速裝置之間在生產能力上的匹配或工藝流程上的
調整排料閘板排料速度的控制系統，很有必要。
採用ｐｌｃ和變頻器對跳汰機兩段排料實施計算機控制，不僅功能齊全，操作方便，而且整個控制系統工作可靠。其控制方式為：床層厚度採用不鏽鋼尖端浮漂及感測器二次儀表來反映，其測量值送入ｐｌｃ與設定值進行比較，以此訊號作為變頻器調頻訊號，來控制電動機轉速，從而實現自動調整排料速度的目的。
採用這種控制系統最主要的是要保證感測器訊號
能正確反映床層厚度，當原煤數、質量出現過大變化，導致床層訊號與排料量間的關係發生變化時，必須及時
調整控制系統。只要排料系統能正常工作，就可實現穩定床層厚度，穩定分選密度的目的。
２．變頻器在給料機中的應用
在選煤生產中，需要通過調整給料機給料量大小來滿足工藝要求，如：煤倉給煤量按要求定比配裝，膠
帶機、跳汰機給煤量要均勻可調，滿足運輸、產品質量指標要求等，在南屯煤礦選煤廠，倉下膠帶機給料由ｋ４型給煤機完成，跳汰機給料任務則ｅｈｉ￣ｃ系列鏈式給
料機來完成，在控制系統中採用變頻調速技術實現了這
一目的。通過修改設定值改變變頻調速系統頻率輸出，
改變電動機轉速，實現調整給料量。
ｇｚｇ給煤機採用兩台同一規格的ｚｇ型慣性振動器為激振源。根據簡諧振動原理可知，諧振頻率和諧振振幅都隨著角速度的增大而增大，因此，通過手動或設定值改變變頻調速系統輸出值，調整電動機轉速，通過改變角速度來改變諧振頻率與振幅，即改變箱體振動頻率，使物料連續以箱體頻率向前跳躍，達到調整給料量的目的。
３．控制加壓過濾機給料幫浦轉速
加壓過濾機礦漿槽液位上限是按過濾效能最差的
礦漿所需要的最短時間來確定的，礦漿槽液位下限則按能完全浸沒過濾元件並能形成最小厚度濾餅來確定的。加壓過濾機礦漿槽液位上限是需要嚴格控制的，不容許發生溢流。根據幫浦的效能公式，我們知道流量ｑ與轉速
麓洲２０１１例年第１１期
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冶金，礦山通用機械
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ｎ成正比，因此，可採用變頻調速技術控制幫浦的轉速從而調節流量。礦漿槽液位高低通過儲漿槽壓力變送器送給二次儀表，輸出４～２０ｍａ直流訊號，在訊號隔離器內轉變為ｌ～５ｖ直流訊號，而後送人液位調節器進行比較
鐵，通過連線杆、振動杆和浮動橡膠軸帶動激振臂作高
頻（變頻）擺動，振動臂的尖端安有優質橡膠擊打器，貼住柔性託網及復合篩網振動，振動系統處於準諧振狀態。工作流程為：一定濃度的細顆粒物料經分料器流過
一放大，輸出４～２０ｍａ直流訊號，控制變頻器頻率，從而達到控制給料量的目的。如果儲漿槽液位超過預先設定
值時，電動執行器動作，執行放空。
定寬度和一定安裝角度的柔性篩網。柔性篩網下方裝
有若干組由電磁鐵驅動的激振裝置，當電磁鐵中通過變化的電流時，電磁鐵產生機械高頻交變的磁性，吸合或釋放具有一定彈性的銜鐵及傳動系統，驅動激振裝置，
在功能設定時，採用恆轉矩方式，下限頻率設為１０ｈｚ，上限頻率設為５０ｈｚ，加速時間要設定得長一些，減速時間要設定的短一些。這樣，需要增大流量
託動柔性篩網作高頻振動。由於柔性篩網網絲很細，故篩網的開孔率很高（一般在５５％以上），高頻振動的篩網具有很好的脫水效能；水分（濾液）透過篩網滲入箱
時，不致因增大過快而產生溢流；儲漿槽液位超限時，又能迅速減小流量，避免溢流。
體並被收集到濾液管中流出，降低了篩上物含水量，並對小於柔性篩網篩孔的細顆粒具有分選作用。篩上物再
４．變頻器在羅茨風機中的應用
跳汰機持續穩定的風壓是洗出優質合格精煤的關鍵，一直以來，使用兩台羅茨風機給跳汰機供風，由於兩台羅茨風機提供的風壓相對較高，需要開啟外排風閘板排風，造成能量資源浪費和經濟損失。因此，根據生產實際需要，將羅茨風機進行了變頻技術改造，根據設定風壓實現系統自動變頻調壓。由於採用了風壓閉環變頻調速，提高了供風機組的工作效率和自動化水平，降低了跳汰司機的勞動強度，減少了人為因素的影響。
系經過下一級裝置（離心機）脫水，最終成為產品。因此可以根據篩上物料含水量的大小，調整電流大小，實現物料分級、脫水、脫泥和隔粗等作業。
五應用變頻調速技術的原則
變頻調速技術是一種高效率的調速技術，但在選煤生產中使用時，一定要注意變頻裝置的安裝位置和操作環境，要進行正確的功能設定，特別要注意起動轉矩，在使用前要認真檢查核對所匹配裝置的負載轉矩特
統風機電動機採用了變頻器軟啟動，消除了原來啟動時大電流對電網的衝擊，用電環境得到了改善，節能效果也比較顯著，每月可節約電費３．５萬元；由於羅茨風機
性和電動機驅動特性。選擇應用變頻調速技術的原則：①工藝優先，要保證工藝的重要引數，並可利用現代感測技術，實現變頻器的自動控制。②優化保障工藝次要
大多數時間執行在額定轉速以下，電動機的雜訊、溫公升及振動都大大減少，大大優化了系統的執行環境、執行
質量。環節，同時要利用現代感測器技術，實現自動控制。③實現系統閉環控制，做到減人提效，提高產品質量。④工藝能力最大化，可以充分利用資源，降低成本，增
加經濟效益。
５．變頻器在刮板機、膠帶機中的應用
生產系統中，物料量是隨著礦井提煤量和入洗量
的變化而隨時變化，並且有時還會出現空載現象，如果刮板機和膠帶機始終執行在同一速度下，不但會加快設
六結語南屯煤礦選煤廠自進行技術改造，大量採用了自
備的磨損，降低使用壽命，而且還會增加噸煤成本，降低經濟效益。因此，將生產系統中的刮板機、膠帶機安裝了變頻器，根據物料量和負荷隨時調整裝置電動機轉速，降低了裝置磨損，提高了經濟效益，達到了節能降
耗的目的。
動測控技術和變頻調速技術後，取得顯著效果，系統維護費用、電費等均大大降低，噸煤成本較改造前下降了２元左右，年節約成本達２４０萬元左右。實踐證明，變頻器在選煤生產中的應用是十分成功的，有其獨特的優點和完善的功能，尤其與ｐｌｃ介面可組成乙個閉環調速控
６．變頻器在高頻篩中的應用
高頻篩工作原理：主機由電磁激振器受控做機械運動；電磁激振器中通過變化的電流時，電磁鐵產生機械高頻交變的磁性，吸合或釋放具有一定彈性的銜
制系統，使工藝裝置執行方式更趨合理，自動化程度更高，值得推廣和借鑑。ｇｍ
（收稿日期
６４ 釧ｗｗｗ．硼ｔｙｊｘ，ｌ１ｌ期
變頻器節能技術在煤礦應用
摘要 在煤礦生產中，提公升運輸 井下通風 排水 壓風及瓦斯抽放是煤礦安全生產非常重要的環節，同時，也是電能消耗量最大的應用裝置。變頻器在煤礦的應用，不僅提高了產品質量和產品生產能力，而且也起到了節約電能的良好效果。本文對此進行了 關鍵詞 變頻技術 節能 煤礦 一 前言 眾所周知，煤炭企業是耗電大戶，...
中源變頻器在鍋爐風機節能改造中的應用
目前在我國各行各業的各類機械與電氣裝置中與風機水幫浦配套的電機約佔全國電機裝機量的60 耗用電能約佔全國發電總量的三分之一。特別值得一提的是，大多數風機 水幫浦在使用過程中都存在大馬拉小車的現象，加之因生產 工藝等方面的變化，需要經常調節氣體和液體的流量 壓力 溫度等 目前，許多單位仍然採用落後的調...
安川變頻器在奧安達電梯改造中的應用
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