摘 要：本文就HIVERT高壓變頻器在新疆焦煤集團斜井皮帶運輸機上的應用、現場(chǎng)環(huán)境、工況以及變頻器工作原理、經(jīng)濟效益等方面作了詳細闡述。

　　關(guān)鍵詞：高壓變頻器、煤礦、皮帶運輸機、節能、軟啟動(dòng)、效益。
 
　　一、概述

　　隨著(zhù)現代國內外變頻調速技術(shù)的不斷成熟和提高，變頻器由于調速范圍寬、精度高，調速平滑、穩定可靠、電機調速特性硬，節能效果顯著(zhù)等特點(diǎn)，逐漸取代傳統的直流調速及液力偶合、液阻和電磁等調速設備。廣泛應用于冶金、石油、化工、水泥、礦山等領(lǐng)域。北京合康億盛HIVERT高壓變頻器因其先進(jìn)的控制技術(shù)、強大控制功能、安全可靠等獨特鮮明的特性在國內高壓變頻行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。新疆焦煤集團通過(guò)招標選中HIVERT變頻器應用于煤礦斜井皮帶運輸機的控制中，通過(guò)近兩年的運行使用，運行安全穩定可靠，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益。 

　　二、工作環(huán)境和工況

　　新疆焦煤集團礦區地處山區，礦區海拔高度2000～2200m，夏季最高環(huán)境溫度41℃，冬季最低溫度-30℃。礦區有三個(gè)年產(chǎn)120萬(wàn)t的井口。新疆焦煤集團氣煤斜井采用斜井皮帶運輸機由井下向地面運煤，日產(chǎn)煤約3500t，皮帶長(cháng)650m，皮帶傾斜角19°～24°，皮帶拖動(dòng)電機400kW，6kV雙電源供電。這些工況要求電機起動(dòng)控制設備在高海拔地區能穩定可靠運行，同時(shí)要有較強的過(guò)載能力，能適應較大范圍的電壓波動(dòng)。

　　原設計皮帶電機為直接起動(dòng)，后來(lái)考慮電機直接起動(dòng)對電網(wǎng)和傳動(dòng)機械設備沖擊大，且運行時(shí)始終處于全速運行狀態(tài)，不利于節約能耗。經(jīng)過(guò)對國內外各種高壓變頻器慎重調研、比較，最后以招標方式選擇了性?xún)r(jià)比、產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)等方面占優(yōu)勢的北京合康億盛科技有限公司的HIVERT高壓變頻器作為皮帶運輸機的控制設備。 

　　三、使用情況

　　考慮到海拔較高，夏季環(huán)境溫度高等因素，變頻器選型時(shí)適當留有余量。電機功率400kW，額定電壓6kV，額定電流38.49A。新疆焦煤集團選用合康公司變頻器HIVERT-Y06/061的額定電壓6kV，額定電流61A，用來(lái)控制400kW皮帶電機。變頻器配有自動(dòng)旁路柜，以便出現故障時(shí)自動(dòng)旁路到電網(wǎng)工頻運行，保證生產(chǎn)連續不間斷，旁路運行后可方便地切斷變頻器輸入、輸出側隔離開(kāi)關(guān)和真空斷路器，使變頻器脫離高壓電源，可方便地進(jìn)行維修。變頻器2006年4月調試完畢投入使用至今，沒(méi)有發(fā)生故障停機，運行狀態(tài)良好。

　　變頻器散熱風(fēng)機散熱情況良好。但由于現場(chǎng)煤灰粉塵較多，需要定期清除散熱裝置上的粉塵，現正在著(zhù)手解決減少環(huán)境粉塵的措施。由于采用多重化脈寬調制技術(shù)，串聯(lián)疊波輸出，所以輸出波形不失真，接近完美的正弦波波形，無(wú)諧波污染，不需加濾波裝置。滿(mǎn)足了電力部門(mén)對電網(wǎng)諧波含量的控制要求。對周邊電氣設備及附近的皮帶機綜合保護裝置沒(méi)有干擾。減少了電機噪音和發(fā)熱，不會(huì )引起電機轉矩脈動(dòng)，對電機沒(méi)有特殊要求。運行功率因素可達0.95以上，效率達96%以上。

　　基于HIVERT高壓變頻器強大的控制功能、簡(jiǎn)便直觀(guān)的操作方式、運行穩定可靠的特點(diǎn)以及在新疆焦煤集團氣煤井的成功應用，受到新疆焦煤集團的青睞。2006年7月2130礦井擴建時(shí)，焦煤集團又選用了一套HIVERT-Y06/077（800kVA）高壓變頻器用于2130礦井皮帶機的控制。氣煤井計劃擴大產(chǎn)量，擬計劃增大皮帶運輸能力，把原有皮帶機改為雙機驅動(dòng)，于2007年9月氣煤井再次增加了一套HIVERT -Y 06/061變頻器。 

　　四、工作原理

　　HIVERT變頻器采用交－直－交電壓源型。應用成熟的低壓變頻技術(shù)，先進(jìn)的單元串聯(lián)疊波結構，空間矢量控制的正弦波PWM調制方式。每相由5個(gè)功率單元串聯(lián)。高壓6kV電源直接輸入到隔離變壓器高壓側，變壓器二次側經(jīng)過(guò)降壓移相后輸出三相690V電壓，分別給各功率單元供電。功率單元經(jīng)三相全橋整流－直流濾波－單相逆變輸出三個(gè)環(huán)節，然后每相各單元串聯(lián)，三相星接直接輸出高壓6kV驅動(dòng)電機運行。輸入側相當于30脈沖整流，輸出側相當于每相11電平疊波，輸入輸出均接近于正弦波波形，諧波含量非常低。每個(gè)功率單元還設有單元旁路裝置，以便功率單元故障時(shí)無(wú)擾動(dòng)旁路故障單元，確保皮帶機運行的連續性。 

　　五、特點(diǎn)

    1、功能強大  HIVERT高壓變頻器采用先進(jìn)的工業(yè)計算機控制，內置PLC。具有完善的保護功能和自診斷功能，如過(guò)壓保護、缺相保護、過(guò)流保護、欠壓保護、器件過(guò)熱保護、瞬時(shí)斷電保護、電機負載過(guò)載保護和過(guò)流保護、限流功能、電壓自動(dòng)調節功能等。還具有參數設置，運行記錄，故障報警記錄功能。通訊功能可實(shí)現上位機遠程四遙功能，還能滿(mǎn)足就地和異地遠程控制。

    2、大屏幕液晶顯示，中文菜單操作界面，觸摸屏操作直觀(guān)方便。

    3、多種頻率給定方式，內置數字PID調節功能

    4、AC220V控制電源雙回路熱備 

　　六、經(jīng)濟效益

　　1、節約電能

　　皮帶機電機功率400kW，平均每天運行16h左右，日運輸煤碳3500t。原設計采用直接起動(dòng)，起動(dòng)后電機全速運行，而井下煤倉下煤量達不到皮帶運輸機的運輸能力，故皮帶上煤量不足，這樣很不經(jīng)濟，浪費電能。使用HIVERT高壓變頻器對拖動(dòng)電機進(jìn)行變頻調速后，皮帶運輸機按實(shí)際需要功率出力，把變頻器輸出頻率設為39Hz～40Hz，電機轉速比工頻速度適當降低，就可以使皮帶運行速度與井下煤倉下煤量相匹配，同時(shí)降低了運行電壓和電流，減小電能消耗。據礦井統計，變頻調速運行比直接工頻運行可節約電能10％～15％。

　　2、節省維修費用

　　原設計采用電機直接起動(dòng)，不能調速，起動(dòng)過(guò)程對電網(wǎng)、電機和傳動(dòng)機械設備沖擊較大，加劇了機械設備的磨損，縮短了設備使用壽命，同時(shí)也縮短了設備維修周期，增加了停產(chǎn)檢修次數。直接起動(dòng)也造成控制設備如真空接觸器、開(kāi)關(guān)等的頻繁更換，這都增加了維修費用，停產(chǎn)檢修也造成煤炭產(chǎn)量的損失。而采用HIVERT高壓變頻器后，可以實(shí)現皮帶運輸機軟啟動(dòng)，對電網(wǎng)和機械傳動(dòng)設備基本無(wú)沖擊，大大延長(cháng)設備使用壽命。第一臺HIVERT高壓變頻器自2006年4月投運至今近兩年，一直穩定運行，除正常清潔維護外，沒(méi)有發(fā)生停產(chǎn)檢修故障，這無(wú)疑節約了維修成本又保證生產(chǎn)不受損失。

　　3、有效減少人力資源

　　采用HIVERT高壓變頻器運行穩定可靠，除正常清潔維護，沒(méi)有大量的維修工作，故不必配備許多設備維修人員。HIVERT變頻器操作簡(jiǎn)單方便，運行穩定可靠，每班只需1人值班操作即可，節約了人力資源，相應也提高了生產(chǎn)效率。

　　4、  占地空間小

　　由于HIVERT系列高壓變頻器采用交－直－交直接高-高方式，結構緊湊、體積小。不像高－低－高變頻裝置輸入、輸出端都有變壓器，體積龐大。據調研，HIVERT變頻器在國內串聯(lián)型高壓變頻器中體積最小，因而HIVERT變頻器占用空間小，可有效利用有限的土地資源。

　　由此可以看到，新疆焦煤集團氣煤井斜井皮帶運輸機使用HIVERT高壓變頻調速裝置，具有十分可觀(guān)的直接經(jīng)濟效益和間接的經(jīng)濟效益。 

　　七、全面的綜合服務(wù)能力

　　使用北京合康億盛科技有限公司的HIVERT高壓變頻器，從變頻器產(chǎn)品的選型，產(chǎn)品的定制，產(chǎn)品運輸，現場(chǎng)安裝，設備調試，人員培訓，備品備件的提供，現場(chǎng)及遠程的技術(shù)支持均得到了全面保障。優(yōu)良的服務(wù)，保證了皮帶機變頻控制設備安全可靠運行了近兩年沒(méi)有發(fā)生故障而造成停產(chǎn)，使生產(chǎn)任務(wù)順利進(jìn)行。 

　　八、結束語(yǔ)

　　北京合康億盛的HIVERT系列高壓變頻器以其在新疆焦煤集團氣煤斜井皮帶機的成功應用和優(yōu)良表現，以及鮮明的特性、強大的功能，先進(jìn)的技術(shù)、安全可靠的運行記錄，得到焦煤集團的認可。