ABB 變頻及控制系統(tǒng)在露天礦系統(tǒng)升級(jí)改造中的應(yīng)用

       ABB變頻及控制系統(tǒng)在露天礦采礦及物料運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)用中有著廣泛的應(yīng)用。不僅是對(duì)于新投入使用的設(shè)備，對(duì)于一些有著幾十年的老系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，通過(guò)使用ABB 最新的變頻及控制技術(shù)，也能使其重新煥發(fā)青春，繼續(xù)為業(yè)主服務(wù)。本文以?xún)蓚�(gè)實(shí)際的項(xiàng)目案例，介紹ABB 變頻及控制系統(tǒng)在露天礦系統(tǒng)升級(jí)改造中的應(yīng)用情況。

 

35 年高齡吊斗的“第二春”

 

　　“此次改造的結(jié)果充分顯示了如何使老舊的吊斗鏟繼續(xù)恢復(fù)青春。目前，仍然有 17 臺(tái)吊斗鏟在運(yùn)行和使用中。購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)新的類(lèi)似的吊斗鏟大約需要 3000 萬(wàn)歐元，而改造的成本僅僅是 400萬(wàn)歐元。改造這 17 臺(tái)吊斗鏟就可以節(jié)約 4 億歐元，這還不包括節(jié)約的能源、維護(hù)和回收的時(shí)間”，

 

　　——愛(ài)沙尼亞油頁(yè)巖公司 CEOMatiJostov

 

 

　　愛(ài)沙尼亞油頁(yè)巖公司(Estonian Oil-Shale Company)擁有 4 家采礦場(chǎng)，年產(chǎn)量大約 1500 萬(wàn)噸油頁(yè)巖，是北歐國(guó)家中最大，也是最重要的油頁(yè)巖礦之一。

 

　　該用戶(hù)所使用的吊斗鏟的整套電氣系統(tǒng)于 1972 年投入使用，改造前已運(yùn)行 35 年。老的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仍然采用基于電機(jī)-發(fā)電機(jī)原理的直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由一臺(tái) 2MVA 6kV 同步電機(jī)連接 3 臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，為所有驅(qū)動(dòng)裝置提供直流電源。由于交流鼠籠電機(jī)已經(jīng)被證明是非�？煽康�，因此業(yè)主決定使用交流變頻器改造原有的直流系統(tǒng)，并將直流電機(jī)更換為交流異步電動(dòng)機(jī)。所有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分布

 

　　安裝在兩個(gè)具有溫控調(diào)節(jié)的電氣小屋中，包括兩套相同的供電裝置和一些逆變器單元，驅(qū)動(dòng) 8 臺(tái)電機(jī)（圖 2）。

 

 

　　直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（DTC）顯著增加了拉力和拖曳力，提供了更好的性能和恒功率特性。由于露天礦電網(wǎng)質(zhì)量較差，因此對(duì)低諧波（電壓 THD < 5%）和電壓波動(dòng)的要求就非常高，在這種情況下，ABB 采用了有源前端整流技術(shù)，同時(shí)，采用四象限回饋技術(shù)，將下放吊斗及制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的能量又回饋給電網(wǎng)。所有變頻器及其他裝置均由 PLC 系統(tǒng)進(jìn)行控制，并集成了 ABB 先進(jìn)的診斷包，觸屏控制系統(tǒng)，從而降低維護(hù)工作量，提高運(yùn)行效率，降低了宕機(jī)時(shí)間。

 

改造范圍

 

　　老的直流提升、拖曳和擺幅驅(qū)動(dòng)裝置，控制系統(tǒng)以及所有電纜均被拆除，替換為鼠籠電機(jī)、DTC 變頻器，以及 PLC 控制系統(tǒng)。并根據(jù)新設(shè)備的尺寸和重量對(duì)原有機(jī)械基礎(chǔ)進(jìn)行了適當(dāng)修改，安裝了使用溫度調(diào)節(jié)及凈化設(shè)備的高科技電氣小屋。

 

　　供貨范圍包括干式變壓器、變頻器、電動(dòng)機(jī)、低壓柜、中壓開(kāi)關(guān)柜、控制系統(tǒng)、吊斗鏟遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)、電纜及工程設(shè)計(jì)和調(diào)試。

 

新系統(tǒng)的特點(diǎn)

 

　　老的直流系統(tǒng)的主要問(wèn)題之一在于機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多電氣尖峰，而采用了帶有可靠反饋環(huán)節(jié)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)之后，新系統(tǒng)能夠提供非常平穩(wěn)的操作。

 

 

　　新系統(tǒng)采用獨(dú)立的數(shù)字控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)，用于監(jiān)視所有不同的操作周期，包括運(yùn)行時(shí)間、周期和斗數(shù)、行走時(shí)間和步數(shù)等，以及電機(jī)的溫度監(jiān)測(cè)和冷卻空氣的流量監(jiān)測(cè)。新系統(tǒng)也能夠記錄并顯示所消耗和產(chǎn)生的有功功率和無(wú)功功率，并根據(jù)時(shí)間生產(chǎn)相應(yīng)的報(bào)告。所有信息均通過(guò)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)傳輸至 SCADA 系統(tǒng)，用于進(jìn)行生產(chǎn)率分析，制定維護(hù)或維修計(jì)劃，以及數(shù)據(jù)存檔等。

 

　　經(jīng)過(guò)改造后，顯著提升了設(shè)備的可靠性、降低了維護(hù)費(fèi)用，而且驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)損耗降低，每年可以節(jié)省 1~2 MWh；同時(shí)，降低動(dòng)力荷載，延長(zhǎng)齒輪箱和鋼絲繩的壽命周期；每個(gè)操作周期可縮短 1～3 s，從而提供 2～4% 的生產(chǎn)率；整臺(tái)吊斗鏟的壽命周期可延長(zhǎng) 15 年。

 

　　經(jīng)過(guò)改造之后，這些吊斗鏟具有極好的動(dòng)態(tài)特性和過(guò)載特性，準(zhǔn)確的速度和轉(zhuǎn)矩控制，能夠降低齒輪箱所受的機(jī)械應(yīng)力，延長(zhǎng)使用壽命。其平均生產(chǎn)率可提高 10–40%。最重要的是，改造之后的能耗較之前減少 40%。

 

高效節(jié)能的“代名詞”

 

　　ABB 為中東地區(qū)最大的鉀堿生產(chǎn)商（Arab 鉀堿有限公司Arab Potash Co., APC）提供了先進(jìn)的控制系統(tǒng) 800xA和豐富的礦物處理行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，幫助其將工廠(chǎng)電氣系統(tǒng)和傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)升級(jí)到目前最先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)。

 

　　Arab 鉀堿有限公司（Arab Potash Co., APC）是礦物處理行業(yè)的世界領(lǐng)導(dǎo)者。APC 專(zhuān)注于生產(chǎn)農(nóng)業(yè)用鉀堿、化學(xué)工業(yè)用的工業(yè)鉀堿、工業(yè)鹽、溴以及礦物質(zhì)肥料。

 

　　APC 選擇 ABB 的 800xA 擴(kuò)展自動(dòng)化系統(tǒng)為其在死海地區(qū)的 El-Safi 太陽(yáng)能蒸發(fā)池系統(tǒng)和位于 Aqaba 倉(cāng)厙進(jìn)行控制系統(tǒng)的改造和擴(kuò)展。

 

　　ABB 幫助 APC 公司升級(jí)控制、驅(qū)動(dòng)和儀器儀表系統(tǒng)，使其大大降低工廠(chǎng)停工時(shí)間，降低功耗，減少維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)，使其工廠(chǎng)設(shè)備利用率、堆取料速度大大提高。

 

 

　　根據(jù)合同要求，ABB 為綜合棕地項(xiàng)目提供工廠(chǎng)集成自動(dòng)化解決方案。

 

　　ABB公司提供800xA 控制系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)、堆料機(jī)和取料機(jī)牽引電機(jī)的直流驅(qū)動(dòng) 堆料機(jī)和取料機(jī)現(xiàn)場(chǎng)傳感器、設(shè)備安裝和調(diào)試、課堂培訓(xùn)及現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)等設(shè)施和服務(wù)。

 

　　該套系統(tǒng)有運(yùn)行最大可利用率和可靠性、延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命、全面的監(jiān)視和報(bào)告系統(tǒng)及顯著降低能耗和運(yùn)營(yíng)成本等特點(diǎn)。

 

　　為客戶(hù)帶來(lái)連續(xù)和長(zhǎng)期的技術(shù)支持，有著縮減決策時(shí)間、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程平穩(wěn)、縮減宕機(jī)時(shí)間、根據(jù)生產(chǎn)績(jī)效考核系統(tǒng)性能、快速故障診斷和故障排查及更快的堆、取料速度等顯著的運(yùn)營(yíng)效益。

 

     ABB變頻器官網(wǎng) http://www.abbdiya.gongboshi.com