變頻器在煤礦中的應(yīng)用

1、變頻器在煤礦中的應(yīng)用發(fā)布時間：2008-7-18 供稿:zhangbin999 瀏覽15次 打印該頁 摘要：本文將介紹大柳塔煤礦打破傳統(tǒng)建礦理念，在行業(yè)中“堅持以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)現(xiàn)代化，走出一條科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子”，率先將信息技術(shù)、高科技應(yīng)用到礦井的生產(chǎn)管理。特別是充分利用礦井水資源，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。關(guān)鍵詞：綜合自動化 變頻器 礦井水 復(fù)用一、礦井綜合自動化大柳塔煤礦是中國神華集團(tuán)神府東勝煤炭有限責(zé)任公司所屬的一座特大型現(xiàn)代化礦井，地處蒙陜交界的毛烏素沙漠邊緣，大柳塔煤礦開發(fā)建設(shè)以來，依托優(yōu)勢資源

2、，依靠科技進(jìn)步，立足“高起點，高技術(shù)，高質(zhì)量，高效率，高效益”的建設(shè)方針，在全國煤炭界率先全套引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和裝備，所轄兩井均裝備國際先進(jìn)水平的生產(chǎn)系統(tǒng)。2000年通過綜合自動化改造，將信息技術(shù)、高科技應(yīng)用到礦井的生產(chǎn)管理中，實現(xiàn)了工業(yè)控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間的雙向數(shù)據(jù)傳遞，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集離散化、設(shè)備控制分布智能化、生產(chǎn)管理信息化、安全自動監(jiān)測監(jiān)控化、辦公管理自動化。在生產(chǎn)規(guī)模、機(jī)械化、自動化程度上躍居國內(nèi)領(lǐng)先水平。大柳塔綜合自動化選用美國ROCKWELL公司先進(jìn)的工業(yè)控制系列產(chǎn)品， ROCKWELL的網(wǎng)絡(luò)采用三層結(jié)構(gòu)（見圖1）：1在信息層采用以太網(wǎng)（EtherNet），用于全礦的數(shù)據(jù)

3、采集和程序維修；2在自動化和控制層采用控制網(wǎng)（ControlNet）、DH+和遠(yuǎn)程I/O，實現(xiàn)實時I/O控制、控制器互鎖和報文傳送；3設(shè)備層：使用DeviceNet (設(shè)備網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)，它將低層的設(shè)備直接聯(lián)接到低層控制器上，這種聯(lián)接無需通過I/O模塊。成本低、信息集成效率高。入網(wǎng)設(shè)備包括DNB掃描模塊、POWERMONITOR II（PM II）和PM3000電力監(jiān)測單元、FLEX I/O離散模塊、MCC電機(jī)控制中心、1336PLUS變頻器、SMC軟啟動、DSA設(shè)備啟動適配器等。 整個網(wǎng)絡(luò)以光纖為傳輸介質(zhì)ControlNet主干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，再配合LINIE、RS232串行通訊，增大網(wǎng)絡(luò)的輻射面。通過

4、自動化改造，大柳塔煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中的主運(yùn)輸、供水、排水、通風(fēng)、供電均實現(xiàn)了無人值守，生產(chǎn)以及各系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、工況參數(shù)實現(xiàn)了數(shù)字化傳送，在調(diào)度集控室以及礦領(lǐng)導(dǎo)和部門的計算機(jī)上可以直觀的了解到所有數(shù)據(jù)。調(diào)度集控室只有一名操作員便可對全礦進(jìn)行生產(chǎn)協(xié)調(diào)指揮，對供電、主運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)進(jìn)行操作控制。（見圖2）二、礦井水的綜合利用在礦井水的綜合利用以前，井下生產(chǎn)用水，消塵消防用水依靠地面工業(yè)用水，經(jīng)加壓泵加壓來滿足，隨著礦井開掘的加深，供水距離隨之加長， 逐步不能達(dá)到所需的壓力。一方面由于礦區(qū)地處毛烏素沙漠邊緣，隨著礦區(qū)的開發(fā)，水資源顯得尤為珍貴。另一方面，由于礦區(qū)煤層淺埋深、薄基巖、上覆厚松散層的特征，煤

5、層回采頂板垮落后，賦存在第四系砂礫層和風(fēng)化基巖中的淺層地下水大量涌入采空區(qū)及工作面，再由排水系統(tǒng)和污水排出井口處理，造成水資源的極大浪費(fèi)，還得投入大量的人力物力。鑒于以上原因，礦上采取了高效、低成本的礦井水凈化復(fù)用技術(shù)。選用12601首采工作面順槽作為2-2煤層采空區(qū)礦井水的集水區(qū)域。充分利用ROCKWELL產(chǎn)品統(tǒng)一的平臺及高性能全方位控制的特點，在集水點建立變電硐室（見圖3）。安裝三臺80DLX10型立式離心泵，揚(yáng)程200米，流量50m3/h。驅(qū)動電動機(jī)為YB250M-4，功率55KW，。一號加壓泵通過AB公司的1336Plus變頻器控制，作為系統(tǒng)的主泵。由DCM(Devicenet Com

6、munications Module)進(jìn)入DEVICENET模塊。二、三號泵作為輔助泵，采用SMC Dialog plus軟啟動器，進(jìn)入DEVICENET模塊（見圖4）。通過流量和壓力反饋的信號，進(jìn)入PLC系統(tǒng)，集成到礦工控網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)生產(chǎn)需求，將壓力傳感器設(shè)定為18Kg/cm2,流量設(shè)定為80m3/h，或按要求在上位機(jī)通過PID進(jìn)行實時參數(shù)調(diào)節(jié)，對三臺泵自動開啟或關(guān)閉。改造后的水泵可達(dá)到三遙控制，恒壓供水，可方便地組成供水閉環(huán)控制系統(tǒng)，整套系統(tǒng)能根據(jù)管網(wǎng)壓力的變化進(jìn)行智能化和數(shù)字化的控制，以保障系統(tǒng)的響應(yīng)速度、供水質(zhì)量和穩(wěn)定性，從而達(dá)到最佳的節(jié)能效果。多泵型產(chǎn)品投資，避免單泵電機(jī)深度調(diào)速造成水

7、泵、節(jié)省投資，提高運(yùn)行效率。因生產(chǎn)任務(wù)需求，每日24小時運(yùn)行，自投用以來，運(yùn)行穩(wěn)定。報警準(zhǔn)確及時。滿足供水設(shè)備的各種要求，并能達(dá)到最佳的節(jié)能效果。剩余的水經(jīng)10寸鋼管自流到井口，與礦區(qū)自來水網(wǎng)相接，滿足部分工業(yè)及生活用水。三、礦井水復(fù)用的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)極其顯著。1、使用變頻調(diào)速和軟啟動器，能充分降低啟動電流，提高繞組承受力，保護(hù)電動機(jī)免受瞬時啟動的沖擊，延長其工作壽命。提高電動機(jī)及負(fù)載設(shè)備的工作精度。2、供水實現(xiàn)無人值守，減少崗位工5人。除正常保養(yǎng)，其余維護(hù)量極小。穩(wěn)定可靠的恒壓閉環(huán)供水系統(tǒng)，保障了大功率采掘設(shè)備的冷卻需求，延長設(shè)備使用壽命。3、完全滿足煤礦這種高危行業(yè)需要，保證井下消防消塵用水需求，減少事故發(fā)生，保障職工身心健康。4、節(jié)約資源。大柳塔井每小時礦井水流量為280m3左右，礦井用水按平均70 m3/h計算，全年為L7024365569400 m3 ，每年可節(jié)約水費(fèi)50萬元。根據(jù)已知風(fēng)機(jī)、泵類在不同控制方式下的流量負(fù)載關(guān)系曲線和現(xiàn)場運(yùn)行的負(fù)荷變化情況進(jìn)行計算。按2臺電動機(jī)計算，每天連續(xù)24小時運(yùn)行，其中每天20小時運(yùn)行在90%負(fù)荷，4小時運(yùn)行在50%負(fù)荷，則每年的節(jié)電量為66000kWh ，則每年可節(jié)約電費(fèi)2.18萬元。5、減少了地表水體水量的利用，減緩