Hoogspannings explosiebestendige VFD. FGI Permanent Magnet Drive-oplossing voor kolenmijnbandtransportbanden.

Inleiding

Intelligente steenkoolmijnconstructie vereist geavanceerde aandrijf- en besturingstechnologieën voor hoogspannings-, hoogvermogen ondergrondse apparatuur zoals hoofdbandtransporteurs, schaven, ventilatoren en pompen. Hiervan speelt de belangrijkste ondergrondse bandtransporteur een cruciale rol bij het transport van steenkool. Hij werkt met zware lasten, grote capaciteit en continue cycli. Traditionele hydraulische koppelingen, hoewel ze een beperkte snelheidsregeling bieden, hebben last van hoge slipverliezen, lage efficiëntie, een grote afhankelijkheid van de oliekwaliteit en hoge onderhoudsvereisten.

Hoogspannings explosieveilige VFD's (variabele frequentie aandrijvingen) bieden een superieure oplossing. Met een breed snelheidsbereik, precieze controle, snelle respons en soft start-mogelijkheden zijn ze nu essentieel voor steenkoolmijn transportbandsystemen. Het vervangen van hydraulische koppelingen door FGI explosieveilige VFD's maakt instelbare snelheid, hoog startkoppel bij lage stroom, evenwichtige lastverdeling en robuuste beschermingsfuncties mogelijk - en voldoet daarmee aan de eisen van moderne intelligente steenkoolmijnoplossingen.

Casestudy: Yingpanhhao steenkoolmijn toepassing

Systeemoverzicht

Yingpanhhao steenkoolmijn in Ordos, Binnen-Mongolië, heeft een productiecapaciteit van 12 miljoen ton per jaar. Het noordelijke vleugel hoofdbandtransportsysteem gebruikt een FGI hoogspannings explosieveilige VFD (Model BPBJV2-1250/10) met de volgende specificaties:

• Ingangs-/uitgangsspanning: 10kV

• Nominaal vermogen: 1250kW

• Topologie: Cascaderende structuur met 8 vermogenscellen per fase

Het transportbandaandrijfsysteem integreert permanente magneet direct-drive synchrone motoren (Model TBVF-900YC, 10kV, 900kW, 60 tpm). De configuratie omvat 4 motoren aan de kop en 2 aan de staart, beheerd via een master-slave besturingsarchitectuur met glasvezelcommunicatie. Dit zorgt voor precieze coördinatie, betrouwbare werking en langeafstandsaandrijving tot 5.000 meter.

Systeemstructuur & Besturing

Het systeem wordt gevoed via een faseverschuivende transformator, die drie belangrijke functies biedt:

1. Afschakeling naar 690V voor geïsoleerde voeding naar vermogenscellen.

2. Faseverschuiving voor multi-puls gelijkrichting, waardoor harmonische vervorming wordt verminderd.

3. Geïsoleerde voeding voor cascaderende celwerking.

Het cascaderende vermogenscelontwerp, in combinatie met carrier faseverschuivingstechnologie, produceert een bijna sinusvormige output zonder de noodzaak van filters. Dit minimaliseert harmonische interferentie op zowel motoren als het net, waardoor FGI de erkenning krijgt als een “harmonische-vrije aandrijfsysteem”.

Master-slave glasvezelcommunicatie zorgt voor betrouwbare high-speed gegevensoverdracht, terwijl vectorbesturing met speed droop-algoritmen dynamisch motorbelastingen in evenwicht brengt. Dit pakt het veelvoorkomende probleem van onbalans in multi-motor transportsystemen aan.

Belangrijkste toepassingsvoordelen

1. Soft Start-mogelijkheid
   Biedt tot 2,2× nominaal koppel bij lage frequentie met instelbare acceleratie (1–3600s), voldoet aan de eisen voor soft start bij zware belasting.

2. Nauwkeurige vermogensbalancering
   Bereikt koppelbalans over kop- en staartdrives, met een motoronbalanspercentage van minder dan 2%, zelfs over een kabellengte van 5 km.

3. Online schakelen & Redundantie
   Werkt in de modus “5 draaiend + 1 stand-by”. Als één VFD uitvalt, activeert de stand-by unit onmiddellijk, waardoor continue transportbandwerking.

4. Automatische snelheidsaanpassing
   Met steenkoolstroomsensoren past de bandsnelheid zich aan de belastingstoestand aan: “sneller met meer steenkool, langzamer met minder.” De transportefficiëntie wordt aanzienlijk verbeterd.

5. Energiebesparing & Verminderde slijtage
   Permanente magneet direct-drive motoren elimineren tandwielkasten, waardoor de efficiëntie toeneemt en mechanische slijtage wordt verminderd. Soft start vermindert de impact van het systeem, terwijl variabele snelheid de tijd van hoge snelheid vermindert. Dit leidt tot:

   • Lagere onderhoudskosten

   • Verlengde levensduur van de apparatuur

   • Lager energieverbruik

Voordelen van FGI explosieveilige VFD-oplossingen

• Compacte voetafdruk & Eenvoudig onderhoud
  Geïntegreerd transformator + VFD-ontwerp bespaart ruimte en vermindert bekabeling. Modulair ontwerp vereenvoudigt onderhoud ter plaatse.

​

• Meervoudige betrouwbaarheidsbeschermingen
  Ingebouwde redundantie met automatische vermogenscelbypass zorgt voor ononderbroken productie.

• Adaptieve lastbalancering
  Zelfregulerende lastverdeling ondersteunt tot 10 gecoördineerde VFD's.

• Slimme mijncommunicatie-interfaces
  Ondersteunt glasvezel, Ethernet en draadloze toegang. Maakt bewaking op afstand, foutdiagnose en voorspellend onderhoud mogelijk via pc of mobiele app.

Conclusie

De mijnbouwindustrie verschuift snel naar grootschalige intelligente steenkoolmijnoperaties. De Richtlijnen voor intelligente steenkoolmijnconstructie benadrukken de dringende behoefte aan hoogspannings explosieveilige VFD's om transportbanden, schaven en andere kritieke systemen van stroom te voorzien.

De succesvolle implementatie van FGI’s harmonische-vrije explosieveilige VFD in de Yingpanhhao-mijn toont baanbrekende prestaties:

• Ingang THD < 3%

• Uitgangsspanningsharmonischen < 2%

• +15% Verbetering van de aandrijfefficiëntie

• +20% Algemene systeemenergie-efficiëntie

• 18–25% Energiebesparing

• 500+ ton CO₂-reductie per eenheid per jaar

Door langeafstandstransmissie, precieze lastbalancering en slimme diagnostiek mogelijk te maken, ondersteunen FGI-oplossingen de dual-carbon doelstellingen van de steenkoolindustrie en bevorderen tegelijkertijd de operationele veiligheid en efficiëntie.

Oproep tot actie

Ontdek hoe FGI hoogspannings explosieveilige VFD-oplossingen uw steenkoolmijn transportbandsystemen kunnen verbeteren met energiebesparende aandrijftechnologie, soft start-functies en intelligente automatisering.