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案例研究

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AGL Loy Yang 升级采矿传送带

基于 Rockwell Automation 的 PowerFlex 7000 中压变频器的创新变频器解决方案帮助实现简化的系统升级

挑战

  • AGL Loy Yang 需要额外的动力供应,以便在矿区运行更长的传送系统。为运行延长的传送带,需要升级控制系统和变频器

解决方案

成果

  • 最大程度减少生产停止、中断或计划外停机
  • 高级诊断与故障处理功能
  • 减少维护
  • 轻松与现有变频器系统和控制架构集成
  • 消除隔离变压器

在澳大利亚,煤电是重要的能量来源,提供了廉价可靠的大量电力,约占该国年发电量的 75%。保持澳大利亚燃煤发电基础设施持续运转:从煤矿到发电厂再到电网,需以某种形式确保国家的工业发展车轮滚滚向前。

在所有生产过程中,停止、故障和计划外停机都可能会对发电过程造成不利影响。这样的中断可能是灾难性的,在短短几分钟时间内,不仅影响能源生产商,还影响最终用户的利益。

在能源行业中能够无中断提供电力的一个领先相关方是 Victoria 的最大的能源生产商 AGL Loy Yang。AGL Loy Yang 位于墨尔本东部 165 公里处的拉特罗布山谷,能为澳大利亚东南部的工业和生产者提供可靠而高效的能源。

AGL Loy Yang 一直致力于生产可靠而经济的能源,升级了其四级露天开采煤矿厂 Loy Yang 矿区。此次升级包括对矿区内现有的煤炭传送带驱动系统进行重新设计和逐步更换。AGL Loy Yang 需要能够经受苛刻的矿区环境的驱动解决方案,同时提供卓越的全天候性能。AGL Loy Yang 很看重 Rockwell Automation 拥有的丰富的工程经验。

从煤炭到电力

AGL Loy Yang 矿区是南半球最大的产煤矿区,每年大约产出 3000 万吨褐煤和 400 万立方米表土(覆盖煤层的土壤)。采矿过程和从矿区底部到发电站的运输都已很大程度上实现自动化,采用了各种成熟的采矿和材料处理技术。

巨大的电力斗轮挖掘机高 50 米,长 190 米,在露天矿区台阶来回巡游开采,每台挖掘机平均每天可采煤 4,000 吨。每个挖掘机的斗轮向车载挖掘机传送带输送煤炭,传送带再将煤炭放入矿区每一层的主传送系统。

每一个传送系统都包括多个单独的传送带,每个传送带宽度为 2 米,传输速度为 5.2 米/秒(19 千米/小时)。矿区传送系统通过总长超过 25 千米的传送带将新开采的煤炭从矿层传送到地表。传送系统将煤炭传送到一个容量为 80,000 吨的原煤仓。

然后煤炭直接从原煤仓传送(同样由传送带传送)到矿区坑口的两个独立的发电厂。它们分别是 AGL Loy Yang 的 2,210MW 发电厂和 GDF Suez 的 Loy Yang B 1,000MW 发电厂。

持续传送

要保持发电过程持续工作并经济高效地发电,为煤仓持续提供煤炭原料是极为重要的。因为煤仓的容量只能为发电过程提供 20 小时的燃料供应,传送系统面临着不小的运行压力。

Loy Yang 矿区的旧传送带驱动系统基于水冷涡流耦合 (ECC) 技术。多年前首次安装之时,ECC 是提供各种不同速度下高力矩的理想驱动解决方案,是将巨量煤炭从矿底拖至地表的完美之选。

但是,对于 AGL Loy Yang 矿区的工程团队而言,有一点很明确,那就是旧的驱动系统已经难以按照他们认为如今可行的效率移动煤炭。并且,现有的涡流耦合驱动系统已变得越来越难以维护,而控制系统也变得不可靠。

“ECC 是一种旧的传送带控制方法,随着矿区继续发展,我们需要额外的动力,显然我们需要转而使用更为现代的系统,”AGL Loy Yang 矿区的电气主管 Robert Collins 说。

“AGL Loy Yang 需要跟上动力需求增长的步伐,因此也获得了机会来实施采用了最新技术并能够在矿区的严苛环境下高效工作的驱动解决方案,”Collins 说。

由于矿区有大量传送带,AGL Loy Yang 主要采用一种渐进的方式来实施驱动技术,以支持与现有驱动系统和控制架构集成。

紧凑、完备并具有冷却功能

Rockwell Automation 与 AGL Loy Yang 的工程团队合作开发了一种新的驱动解决方案,它基于 Allen-Bradley PowerFlex 7000 中压 (MV) 交流变频器构建。它采用“Direct-to-Drive™”技术,这是一种不必在新的或现有的马达上使用隔离变压器的技术。Allen-Bradley PowerFlex 7000 中压交流变频器可为诸多苛刻的驱动应用提供速度和转矩控制并节省空间。

矿区工厂团队想出一个办法,就是为每个传送带配备一个完全自成体系的冷却型可拆卸变频器套件,在矿区任何传送带上,都可轻松安装或卸载该套件。这就为 AGL Loy Yang 提供了一定程度的便携性,从而提高生产灵活性。

据 Rockwell Automation 工程团队主管 John Dunn 说,PowerFlex 7000 驱动器的紧凑性简化了该可移动变频器套件的开发。

“PowerFlex 7000 无需使用变压器,这意味着我们可以最大程度减小变频器套件的外形尺寸,”他说。“其主要电气特性就是负载在每个传送带上的不同变频器之间分担。我们开发了一个 IP65 等级的分隔式不锈钢外壳并配备了空调冷却系统,以保护每一个 6.6kV PowerFlex 变频器。”

包含的组件数极少也是 PowerFlex 变频器解决方案的特性,使用的零件越少,发生错误的概率就越低。

无缝集成

迄今为止, Loy Yang 矿区已经采用了 9 个变频器套件。在升级过程中一个最主要的挑战是将 Rockwell Automation 变频器技术与矿区现有的变频器技术和控制架构集成。第一批 PowerFlex 7000 变频器套件与邻近的电气开关室中的 PLC-5 系统套件配合工作。

ControlLogix® 则通过矿区现有的通信网络链接到矿区的监控和数据采集 (SCADA) 系统。每个变频器套件都配备了位于变频器外壳前面板上的 Allen-Bradley 电子操作员界面 (EOI)。

“工作人员可通过这些 EOI 或通过矿区的 SCADA 系统访问变频器,”Dunn 说。“EOI 安装在本地让现场人员能够更轻松地访问变频器诊断数据,而无需打开防尘外壳将变频器暴露在外。”

Rockwell Automation 和 AGL Loy Yang 工程团队开发了一个策略,让新的变频器套件能够与现有 ECC 变频器无缝同步。

“我们与 Rockwell Automation 有着长期的合作关系,所以在矿区集成新变频器是一个相对简单的项目。在变频器的使用上,我们现在积累了很多经验,可以相对轻松地运行工厂升级并且用时不会太长,”Collins 说。

成熟的工作关系

据 Dunn 说,“从涉足这个项目,到项目开始和设计阶段,再到供应和安装,在矿区实现的集成度和灵活性级别有很多重要的优势。”

但是,在 Loy Yang 矿区进行的升级还在继续,还有很多工作要做。AGL Loy Yang 团队计划逐渐更换矿区的其他 ECC 变频器。“与 Rockwell Automation 合作执行第一个项目时,对于矿区而言非常重要,但我们持续合作的关系意味着变频器能够无缝集成,”Collins 说。

AGL Loy Yang 目前正在新切换室内使用 PowerFlex 变频器构造一个全新的传送带。此外,该工程团队正在基于 Rockwell Automation 变频器解决方案设计一个全新的下行传送带,以将它用于矿区回填。

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