矿区采用新技术保持供电

背景

Western plains 的居民和企业依赖于怀俄明州煤矿转化成的能源。

该矿区每年通过火车向成员公用事业单位运送约 600 万吨煤炭（用以发电）。

这些煤炭转化成的电力被用来给家庭供暖、保持工厂运转并源源不断地为必不可少的数字设备供电。

这些电力起源于从两个独立的露天矿场开采的原煤（由巨型拉索斗式挖掘机挖出原煤，然后装到自卸车上）。

卡车将黑色原煤倒入破碎机中，后者将它们分解成小块。碎煤被传送带运送到贮料筒仓。

传送带网络形成了这一操作的“循环系统”：将煤从破碎机运送到制备装置中进行冲洗和过滤。

随后，它被转移到贮料筒仓，然后转运到轨道车上。传送带由强力马达驱动，以每分钟 1000 英尺以上的速度输送煤炭。

挑战

原来的传送系统建于二十世纪八十年代初，设备已相当老旧。该系统需要消耗大量电力、不可靠且噪音巨大（特别是在停机和启动期间）。

该操作需要可靠的设备才能实现每小时输送 2250 吨煤炭并保证 24 小时不间断运行，以确保依靠煤炭生活的人们能够随时享受到它带来的便利。

随着现场公用事业工厂的兴建（其要求更稳定地供应煤炭），可靠性变得越来越重要。

为了提高能效并降低运营成本，矿区团队分析了电力的使用情况。首先，他们仔细检查了驱动传送带的设备。

用于操作传送带马达的液压系统采用的是机械结构，因此在经历了大量的磨损之后，推升了维护成本。

流体耦合装置（液压系统的一部分）不稳定，给传送带造成了大量的停机时间，同时带来了噪声大、不可靠、耗能高等劣势。

液压系统固有的高压、高温等特点也给维护人员带来了安全隐患。工程团队知道必须消除流体耦合装置，自动化必定会在提供所需的解决方案和结果方面发挥巨大的作用。

解决方案

在评估了各种选项并与同行讨论后，该团队最终选择在传送带上安装 Allen-Bradley^® PowerFlex^® 7000 变频器。

变频器能够更准确地控制马达转速，能耗通常低于液压系统。

例如，对于传送带而言，变频器可将起动马达所需的电流从全电压起动 FLA 典型值的 650% 降低到电流限制 VFD 起动 FLA 典型值的 150% - 全都不必采用特殊的转子设计。

与此同时，起动转矩可增加到满载转矩的 150% 左右。

使用线性或 S-ramp 加速度分布图，传送带在起动时不会产生过度的电压骤降，而机械传动系（包括齿轮箱和传送带张紧系统）也不会暴露在马达的极限转矩之下。

速度控制是无级变速的，可用于平整传送带的负载。这可帮助矿区操作员轻松起动马达或在矿井中发生导致煤炭运输中断的问题时减慢传送带速度。

变频器安装过程从传送带网络开始。随后，分阶段地在传送网络的后续部分（例如在破碎机和制备装置之间）中添加变频器。

Rockwell Automation 还安装了 Allen-Bradley PowerMonitor^™ 设备，因此管理人员可以实时跟踪矿区的能源使用情况。

成果

矿区实现了超出预期的效益。安装新型变频器大幅削减了现场噪音，最重要的是，它还减少了运营中的意外停机时间。

虽然矿区经营方尚未计算出停机时间方面的改善，但矿区的运营确实更加平稳，停机时间也减少了。但耗电量方面倒是一目了然 - 矿区每月节约了 3000 美元。

更好的传送带控制的另一个好处是，矿区能够更高效地输送煤炭，更准确地装填轨道车。

现在，矿区装填煤炭时可将重量误差控制在 100 磅以内。

在这一成功的鼓舞下，该团队打算在剩余的传送带上也装上这种变频器，以充分发挥整个矿区的附加优势。

上述结果是该客户将 Rockwell Automation 产品和服务与其他产品配合使用实现的。具体结果可能因客户而异。

商标信息：Allen-Bradley、PowerMonitor 和 PowerFlex 是 Rockwell Automation Inc. 的商标。