高電圧防爆VFD | FGI 炭鉱ベルトコンベア用永久磁石駆動ソリューション

はじめに

インテリジェント炭鉱の建設には、主ベルトコンベア、シャーラー、ファン、ポンプなどの高電圧・高出力の地下設備に対する高度な駆動・制御技術が求められます。その中でも、地下主ベルトコンベアは石炭輸送において重要な役割を果たしています。高負荷、大容量、連続運転サイクルで動作します。従来の油圧カップリングは、限られた速度調整しかできず、高いスリップ損失、低い効率、油質の高い依存性、高いメンテナンス要件という問題を抱えています。

高電圧防爆VFD（可変周波数ドライブ）は優れたソリューションを提供します。広い速度範囲、正確な制御、高速応答、ソフトスタート機能を備え、現在では炭鉱コンベア駆動システムに不可欠です。油圧カップリングをFGI防爆VFDに置き換えることで、速度調整、低電流での高始動トルク、負荷のバランス配分、堅牢な保護機能を実現し、最新のインテリジェント炭鉱ソリューション

ケーススタディ：英盤浩炭鉱への適用

システム概要

内モンゴル自治区オルドスにある英盤浩炭鉱は、年間1200万トンの生産能力を持っています。その北翼主ベルトコンベアシステムは、以下の仕様のFGI高電圧防爆VFD（モデルBPBJV2-1250/10）を使用しています。

• 入力/出力電圧:10kV

• 定格電力:1250kW

• トポロジー:位相あたり8つのパワーセルを持つカスケード構造

コンベア駆動システムは、永久磁石直接駆動同期モーター（モデルTBVF-900YC、10kV、900kW、60rpm）を統合しています。構成には、ヘッドに4台、テールに2台のモーターが含まれており、マスター・スレーブ制御アーキテクチャを介して管理され、光ファイバー通信を使用しています。これにより、正確な協調、信頼性の高い動作、最大5,000メートル

システム構造と制御

システムは、位相シフトトランスを介して電力が供給され、次の3つの主要な機能を提供します。

1. パワーセルへの絶縁電源として690Vに降圧。

2. 多パルス整流のための位相シフトにより、高調波歪みを低減。

3. カスケードセル動作のための絶縁電源。

カスケードパワーセル設計は、キャリア位相シフト技術と組み合わせることで、フィルターを必要とせずにほぼ正弦波の出力を生成します。これにより、モーターとグリッドの両方に対する高調波干渉を最小限に抑え、FGIは“高調波フリー駆動システム”

マスター・スレーブ光ファイバー通信は、信頼性の高い高速データ転送を保証し、速度スリップアルゴリズムを備えたベクトル制御は、モーター負荷を動的にバランスさせます。これにより、マルチモーターコンベアシステムにおける一般的な負荷の不均衡の問題に対処します。

主なアプリケーションの利点

1. ソフトスタート機能
   可変加速（1～3600秒）で、定格トルクの最大2.2倍を低周波で提供し、高負荷ソフトスタートの要件を満たします。

2. 正確な電力バランス
   ヘッドとテールのドライブ間でトルクバランスを実現し、モーターの不均衡率は2%未満で、5km以上のケーブル長でも可能です。

3. オンライン切り替えと冗長性
   “5台運転+1台待機”モードで動作します。1台のVFDが故障した場合、待機ユニットが直ちに作動し、コンベアの連続運転

4. 自動速度調整
   石炭流量センサーにより、ベルト速度は負荷状態に適応します：“石炭が多いほど速く、少ないほど遅く”輸送効率が大幅に向上します。

5. 省エネと摩耗の低減
   永久磁石直接駆動モーターはギア減速機を排除し、効率を向上させ、機械的摩耗を低減します。ソフトスタートはシステムへの影響を軽減し、可変速度は高速運転時間を短縮します。これにより、次のことが実現します。

   • メンテナンスコストの削減

   • 機器の寿命延長

   • 消費電力の削減

FGI防爆VFDソリューションの利点

• コンパクトな設置面積と容易なメンテナンス
  統合されたトランス+VFD設計により、スペースを節約し、配線を削減します。モジュール設計により、現場でのメンテナンスが簡素化されます。

​

• 複数の信頼性保護
  自動パワーセルバイパスによる内蔵冗長性により、中断のない生産を保証します。

• 適応型負荷バランス
  自己調整型負荷共有は、最大10台の協調VFDをサポートします。

• スマート鉱山通信インターフェース
  ファイバー、イーサネット、ワイヤレスアクセスをサポートします。PCまたはモバイルアプリを介したリモート監視、障害診断、予測メンテナンスを可能にします。

結論

鉱業は、大規模なインテリジェント炭鉱運営へと急速に移行しています。インテリジェント炭鉱建設のガイドラインは、コンベア、シャーラー、その他の重要なシステムに電力を供給するための高電圧防爆VFDの緊急な必要性を強調しています。

英盤浩炭鉱でのFGIの高調波フリー防爆VFDの成功した導入は、画期的な性能を示しています。

• 入力THD< 3%

• 出力電圧高調波< 2%

• +15% ドライブ効率の向上

• +20% システム全体のエネルギー効率

• 18～25% の省エネ

• 年間500トン以上のCO₂削減（1ユニットあたり）

長距離電力伝送、正確な負荷バランス、スマート診断を可能にすることで、FGIソリューションは、石炭産業の二酸化炭素排出量削減目標をサポートし、運用上の安全性と効率性を向上させます。

行動喚起

FGI高電圧防爆VFDソリューションが、省エネ駆動技術、ソフトスタート機能、インテリジェント自動化により、どのように炭鉱コンベアシステムを強化できるかをご覧ください。