長距離輸送機上變頻器的應用

■崔志永

（內蒙古煤礦設計研究院有限責任公司 內蒙古呼和浩特 010010）

長距離輸送機上變頻器的應用

■崔志永

（內蒙古煤礦設計研究院有限責任公司 內蒙古呼和浩特 010010）

近年來，煤礦的開發得到了廣泛的重視，變頻技術在煤礦生產中的作用越來越大，不僅能夠大大提高生產效率，減少日常維護量，而且在節能方面的效果非常顯著。本文重點講述變頻器在長距離輸送機上的應用。

變頻多電機驅動長距離輸送

1 變頻調速技術在膠帶輸送機上的應用現狀

目前煤礦采用的軟起動裝置絕大部分是液力偶合器。液力偶合器雖然能部分解決皮帶機的軟起動問題，但與變頻器驅動相比，仍具有明顯的劣勢：首先，采用液力偶合器時，電機必須先空載起動。工頻起動時，最初的電流很大，為電機額定電流的4~7倍。大的起動瞬間電流會在起動過程中產生沖擊，引起電機內部機械應力和熱應力發生變化，對機械部分造成嚴重磨損甚至損壞。同時還將引起電網電壓下降，影響到電網內其它設備的正常運行。其次，液力偶合器長時工作時，引起液體溫度升高，熔化合金塞，引起漏液，增大維護工作量，污染環境。第三，采用液力偶合器時，膠帶輸送機的加載時間較短，容易引起皮帶張力變化，因此對皮帶帶強要求較高。第四，一般的膠帶輸送機都是長距離大運量，通常都是多電機驅動，采用液力偶合器驅動，很難解決多電機驅動時的功率平衡。隨著電力電子技術的發展。變頻技術在最近二十年飛速發展，在部分煤礦企業也獲得了較為廣泛的應用，例如兗礦集團、晉城煤業集團、潞安礦務局、淮北礦務局等。

2 運用變頻器和變頻電機對帶式輸送機進行驅動的特點

（1）真正實現了膠帶輸送機系統的軟起動。運用變頻器對膠帶輸送機進行驅動，運用變頻器的軟起動功能，將電機的軟起動和膠帶輸送機的軟起動合二為一，通過電機的慢速起動，帶動膠帶輸送機緩慢起動，將皮帶內部貯存的能量緩慢釋放，可將膠帶輸送機起停時產生的沖擊減少至最小，幾乎對皮帶不造成損害。

（2）降低皮帶帶強。采用變頻器驅動之后，由于變頻器的起動時間可在1S～3600S可調，通常膠帶輸送機起動時間在60s～200s內根據現場設定，膠帶輸送機的起動時間延長，大大降低對皮帶帶強的要求，降低設備初期投資。在實際應用過程中，由于降低了起動沖擊，膠帶輸送機機械系統的設備損耗也隨之降低，尤其托輥及滾筒的壽命成幾倍的延長。

（3）平穩的重載起動。變頻器采用無極調速控制方式，低頻運轉最大可輸出1.5倍額定轉矩，因此最適于“重載起動”。

（4）自動調速、節電效果明顯。變頻器配合煤流傳感器可以根據負載輕重自動調節皮帶速度，節電的同時還減少了皮帶的磨損。

（5）節能。在膠帶輸送機上采用變頻驅動后的節能效果主要體現在系統功率因數和系統效率兩個方面。提高系統功率因數。通常情況下，煤礦用電機在設計過程中放的裕量比較大，工作時絕大部分不能滿載運行，電機工作于滿電壓、滿速度而負載經常很小，也有部分時間空載運行。由電機設計和運行特性知道，電機只有在接近滿載時才是效率最高、功率因數最佳，輕載時降低，造成不必要的電能損失。這是因為當輕載時，定子電流有功分量很小，主要是勵磁的無功分量，因此功率因數很低。采用變頻器驅動后，在整個過程中功率因數達0.9以上，大大節省了無功功率。提高系統效率。

3 變頻器選型

（1）煤礦井下開采作業的環境特點是:作業空間狹小、潮濕、空氣中含有瓦斯、粉塵等易燃易爆炸成分;按照《煤礦安全規程》的要求，在煤礦井下采掘工作面使用的電氣設備和控制設備，必須是隔爆型或本質安全型設備。

（2）充分考慮電氣爬電、功率器件散熱、安全控制等技術問題。如果采用水冷，還需要考慮變頻器對水質的要求，避免因水質問題影響變頻器的散熱。

（3）防護等級的選擇。從變頻器的防護等級來看，有IP00的，IP20的，也有IP54的等等，要根據現場環境情況作出相應的選擇。礦用變頻器由于使用環境限制一般需采用IP54以上上高防護等級的變頻器。

IP（IngressProtection）**中第一位表示防塵能力，第二位表示防水能力。是由IEC(INTERNATIONALELECTROTECHNICALCOMMISSION)起草。[2]

（4）變頻器的容量選擇。在異步電動機確定后，通常應根據異步電動機的額定電流來選擇變頻器，或者根據異步電動機實際運行中的電流值(最大值)來選擇變頻器[3]。由于膠帶運輸機經常處于頻繁啟動、制動工作、負載慣性很大，啟動時可能會振蕩，電動機減速時有能量回饋，而且重載啟動且較頻繁，為利于變頻器長期、安全地運行，應該用容量稍大的變頻器來加快啟動，避免振蕩并配合制動單元消除回饋電能。在變頻器的選型時還應注意，相同設備配用的變頻器的規格應盡可能統一，便于備品備件的準備，便于維修管理。選用時還要考慮生產廠家售后服務質量情況。

4 結束語

變頻調速技術是公認的交流電動機最理想、最有前途的調速方案，除了具有卓越的調速性能之外，變頻器還有顯著的節能作用，是企業技術改造和產品更新換代的理想調速裝置。采用變頻器加變頻電機的帶式輸送機驅動系統，不僅在技術的先進性還是帶來的社會及經濟效益方面都是巨大的，隨著社會的發展，最終在膠帶輸送機的驅動上變頻器將取代液力偶合器的主導地位。

[1]吳亞君,周建洪,金曉晨.變頻調速在冷軋機卷曲控制系統中的應用 [J].現代電子技術,2007,50(12):72-73.79.1

[2]張更業.變頻器調速驅動系統在煤礦膠帶機輸送系統中的應用 [J].1礦自動化,2007 (02):87-89.

X752[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-367-1