Les entreprises charbonnières sont de grandes consommatrices d'énergie. Pour les entreprises de production minière, la part de la consommation électrique est considérable. Selon une enquête, les ventilateurs, les pompes à eau, les compresseurs, les treuils de levage et les équipements de pompage de gaz représentent plus de 40 % de la consommation électrique totale d'une mine de charbon. Le développement de la technologie de régulation de fréquence variable permet de résoudre efficacement les problèmes liés au contrôle unidirectionnel, mais présente des inconvénients tels qu'une faible réactivité et un niveau d'automatisation insuffisant.
Application de la technologie d'économie d'énergie par convertisseur de fréquence dans l'industrie minière du charbon
I. Principe et rôle de la technologie de contrôle de fréquence en matière d'économie d'énergie
1. Le principe de la technologie de contrôle de fréquence
La régulation de vitesse par convertisseur de fréquence AC est une technologie récente, développée ces dernières décennies. Grâce à ses excellentes performances de régulation, ses économies d'énergie remarquables et ses nombreuses applications dans divers secteurs de l'économie, elle est reconnue comme une solution prometteuse. Cette technologie repose sur l'application combinée des technologies microinformatiques, de l'électronique de puissance et de la transmission de moteurs. Son principe de base est le suivant : sous l'effet de la commutation des semi-conducteurs de puissance, la tension alternative à fréquence de fonctionnement est convertie en tension continue par un pont redresseur, puis convertie par un onduleur en une tension alternative à fréquence et tension réglables, servant de puissance d'entraînement au moteur à courant alternatif. Ainsi, le moteur électrique obtient la tension et le courant nécessaires à une régulation de vitesse continue, constituant une méthode efficace de régulation de vitesse sans pertes par déplacement.
Cela peut être utilisé comme méthode de régulation de vitesse à haut rendement sans perte de déplacement supplémentaire, tout en permettant au moteur électrique d'obtenir la tension et le courant nécessaires à une régulation de vitesse continue.
2. Le rôle de la technologie de contrôle de fréquence dans les économies d'énergie
Avec le développement rapide des technologies électroniques, informatiques, de contrôle automatique et de puissance élevée, la technologie de régulation de vitesse des convertisseurs de fréquence pour moteurs à courant alternatif a réalisé des progrès considérables, devenant un moyen majeur d'économiser l'énergie et d'améliorer l'environnement, et favorisant le progrès technologique, et s'imposant comme une tendance de développement inévitable.
Applications spécifiques de la technologie de contrôle de fréquence variable dans la production minière de charbon à l'aide de convoyeurs à bande (exemples)
1. Problème d'économie d'énergie lié au convoyeur à bande dans la production minière de charbon
Les convoyeurs à bande sont largement utilisés comme équipement principal de transport dans les mines de charbon. Avec le développement de la productivité et de l'efficacité minières, les convoyeurs à bande longue distance, de grand volume et à grande vitesse sont de plus en plus conçus, fabriqués et mis en service. L'utilisation de ces machines imposantes engendre des contraintes importantes sur le convoyeur, une puissance de sortie irrégulière du moteur d'entraînement, et des problèmes tels que la surcharge du moteur.
Par conséquent, les exigences suivantes s'appliquent au démarrage et au fonctionnement du convoyeur à bande : si le moteur est directement surchargé au démarrage, l'alimentation électrique doit fournir un courant 6 à 7 fois supérieur au courant normal, ce qui entraîne une surchauffe du moteur due à un courant excessif et à un temps de démarrage trop long. Le réseau électrique peut également subir une chute de tension excessive due à ce courant important, affectant ainsi le fonctionnement des autres équipements. C'est pourquoi le nouveau type de système d'entraînement permet de réduire le courant au démarrage du moteur. Actuellement, les grands convoyeurs à bande nécessitent un système d'entraînement offrant un couple de démarrage réglable, progressif et sans à-coups afin de réduire les vibrations, d'améliorer les performances de l'ensemble de la machine, d'allonger sa durée de vie et d'accroître sa fiabilité ; autrement dit, on obtient un démarrage en douceur. Sur les convoyeurs à bande longue distance, un démarrage trop rapide peut empêcher le serrage du dispositif de tension, provoquant le glissement du rouleau de transmission et un risque d'incendie. Sur les convoyeurs à bande à forte inclinaison, une accélération trop rapide au démarrage peut entraîner un glissement ou un roulement du matériau. Un réglage précis de l'accélération au démarrage est donc nécessaire pour un démarrage en douceur. Afin de faciliter la maintenance des convoyeurs à bande, nous espérons parvenir à un fonctionnement de test à basse vitesse.
En résumé, le système d'entraînement doit pouvoir s'adapter aux conditions de démarrage, de fonctionnement et d'arrêt afin que le convoyeur à bande démarre et s'arrête en douceur, fonctionne efficacement, assure un entraînement équilibré et garantit la sécurité. Cependant, actuellement, la plupart des mines de charbon chinoises utilisent des accouplements hydrauliques pour le démarrage progressif des convoyeurs, en annulant le rendement mécanique de ces accouplements au démarrage, de sorte que le moteur démarre à vide.
2. Technologie de contrôle de fréquence dans les applications de convoyeurs à bande
Le système de contrôle automatique de fréquence du convoyeur à bande est composé d'un automate programmable PLC, d'un convertisseur de fréquence, d'un échangeur de courant, d'un transmetteur de courant, d'une balance à bande nucléaire, d'un capteur de vitesse de bande et d'un capteur de vitesse du moteur, etc., qui peut être résumé en trois parties : unité de détection, unité de contrôle et unité d'exécution.
Unité de détection : Le capteur et le transmetteur de courant acquièrent le signal de courant du moteur. Le signal de vitesse de la bande transporteuse, acquis par le capteur de vitesse de la bande, est converti en signal de tension. Le signal de vitesse du moteur, acquis par le capteur de vitesse du convoyeur, est également converti en signal de tension. La balance à bande nucléaire acquiert le signal de débit. Chaque signal est transmis au module central.
Unité de commande : Lorsque l’automate programmable reçoit le signal de détection, après avoir pris la décision, il lance le convoyeur à bande, effectue l’équilibrage de la puissance et ajuste la vitesse pour économiser l’énergie. L’unité de commande principale assure également la protection contre les pannes telles que la rupture de la bande, le bourrage de charbon, le déchirement de la bande, la fumée, le glissement et les surchauffes.
Unité d'exécution : le convertisseur de fréquence reçoit le signal de commande de fréquence de l'automate programmable. En fonction de ce signal, il applique une tension de fréquence correspondante au moteur afin de réguler sa vitesse et d'assurer le bon fonctionnement du convoyeur à bande. Grâce à cette conversion de fréquence, le convoyeur à bande bénéficie d'un démarrage et d'un arrêt progressifs, ce qui lui confère une plus grande stabilité.
Après la conversion, le système peut ajuster automatiquement la fréquence et le couple de sortie en fonction des variations de charge, modifiant ainsi le mode de fonctionnement à vitesse constante du moteur précédent et permettant de réaliser d'importantes économies d'énergie.
III. Conclusion
En résumé, l'application des convertisseurs de fréquence dans les mines de charbon a donné de bons résultats. Avec le développement de nouveaux dispositifs d'électronique de puissance et l'amélioration continue des performances, l'application de la technologie de contrôle de vitesse par convertisseur de fréquence dans la production minière de charbon jouera un rôle plus important et permettra d'obtenir des avantages économiques plus significatifs.