探討變頻器在帶式輸送機中的應用

王影

摘 要：煤炭是我國社會發展的重要能源材料，煤炭行業的發展是順應了經濟發展的要求。變頻器作為一種新型電子產物，逐漸被用于煤炭皮帶機中。本文針對變頻器的工作原理、作用、發展狀況及運用中可能遇到的問題及相應防范措施進行探討。

關鍵詞：煤炭；變頻器；煤炭皮帶機

作為世界上的產煤大國，我國產煤過程中消耗了巨額電費，并且隨著煤礦設備大型化與自動化發展，電費比例居高不下。煤炭為不可再生資源，人們對傳統的皮帶機進行改良，節約能源，促進了經濟的可持續發展。

1 變頻器的工作原理

變頻器的核心技術是微電子技術和電力電子技術的結合體。當電機發出變頻信號后，控制電路開始工作并控制整流橋，實現由工頻交流電向直流電的轉化；然后將直流電轉變為交流電，并具有特定頻率。交流電的頻率主要通過控制逆變橋的工作頻率來實現。

2 變頻器的作用

（1）可以做到軟起動和軟停車

煤炭運輸的時候，皮帶機總的變頻器需要運用驅動啟動。皮帶啟動無法獨立完成，需要電機啟動帶動。電機啟動時很慢，帶動了皮帶的啟動。在啟動過程中會緩慢釋放能量，所以啟動會帶來一些張力。但張力很小，不會傷害皮帶。如同停車時先減速，發動機由快變慢，皮帶也逐漸變慢，避免了突然停止造成的皮帶傷害。

（2）能有效降低對皮帶的強度要求

皮帶機中加入變頻器之后，可以自動調整啟動時間，從而有效控制皮帶機的啟動時間。皮帶機在忽然啟動時，由于啟動速度太快會傷害皮帶。加入變頻器以后，對皮帶的要求就降低了一些。

（3）使功率更加平衡

煤礦皮帶機的驅動有很多種，單筒滾筒驅動和雙筒滾筒驅動是運用最為廣泛的兩種。運用變頻器進行調節，可是皮帶和電機保持相同的工作速度，從而保證工作效率穩定。

（4）有效減少設備維護

變頻器調節皮帶機，可以穩定皮帶機的啟動沖力，減少快速啟動對皮帶機的傷害，從而減少維修，也使皮帶機使用年限增加。因此運用變頻器可以把變頻器的電子壽命轉化為皮帶機的壽命。

（5）進一步實現節能

煤炭生產運輸時，皮帶機往往沒有裝足規定噸數，而皮帶機的運行使用了與滿載時相同的電量，這就造成了能量的浪費。變頻器的使用可以根據皮帶機的實際負載來調整皮帶速度，減少能量浪費。

3 變頻器的發展狀況

采用變頻器變頻調速節能，改善生產工藝及運行環境是目前的發展潮流。我變頻器生產的國內廠商有限，對這方面具有研發能力的企業也極少，變頻器功率等級較低不超過3500KW，與之相配套的產業生產滯后，生產力不發達，其使用部件基本靠進口。而國外，各大品牌的變頻器生產商一應俱全，生產規模相當大，其功率等級一目前已超過100000KW，控制系統也已實現全數字化，采用矢量控制。

目前變頻器日益呈現出小型化、大功率、輕型化的發展特點。變頻器中對更高功率的新型電力半導體器件的需求越來越高，隨之而來的是直接轉矩控制和磁通控制、無速度傳感器的矢量控制技術的進一步發展，并逐步實現各項先進技術在國內外的廣泛應用。

4 變頻器使用過程中可能出現的問題與相應防范措施

使用過程中，變頻器可能出現各種故障而無法滿足預期運行效果。主要原因及防范措施如下：

（1）電磁干擾問題及防范措施

在煤礦井下惡劣的環境中，變頻器使用時容易受到外界各種因素的干擾，這些干擾因素會通過電源線或輻射間接侵入變頻器內部，從而引起變頻器各種誤動作或損傷變頻器。為提高其抗干擾能力，可以采取相應的措施，在變頻器外部抑制噪音，對周圍所有繼電器或接觸器的控制線圈上，加裝吸收裝置以防止沖擊電壓；或縮短對回路其控制作用的配線距離，從而使之與主線路分離，按規定采用屏蔽線回路，線路較長時采用合理的中繼方式；也可以在變頻器輸入端安裝噪音濾波器達到避免噪音由電源線引入的效果，從而避免造成干擾。

（2）電源異常問題及防范措施

電源異常問題主要是低電壓運行。比如附近的直接起動電動機等設備，會造成電壓降低，所以這些設備應和變頻器供電系統分離以減少兩者之間的相互影響；對于變頻器和外部控制回路，只講可以采用瞬停補償方式。

（3）高次諧波問題及防范措施

高次諧波有變頻器運行時在電源側產生，它會降低電動機繞組的絕緣強度，使電壓波形畸形，嚴重影響電源系統。處理措施有：采用變壓器控制變頻器供電，縮短變頻器到電機的距離，并與其他供電系統分離；在其輸入側加裝濾波電抗器或多種整流橋回路，從而降低高次諧波分量。

（4）電動機溫度過高問題及防范措施

變頻器在實現對皮帶機的變頻調速改造的同時，其低速運行冷卻能力下降，這會造成電機過熱。另外，高次諧波會增加電機的鐵損和銅損。可采取如下措施：使用變頻器時適當提高電動機規格等級或對電機強進行冷通風；使用變頻專用電機；限制運行范圍避開低速區等。

（5）振動

電機的脈動轉矩和機械系統的共振引起的振動是對電子器件造成損傷的主要原因。所以在變頻器調試過程中，可利用其頻率屏蔽功能。也可采用橡膠避振，從而排除這些共振點。

5 結語

目前我國經濟處于飛速發展的階段，但是可利用資源卻越來越少，節能問題日益成為人們關注的焦點。煤炭作為能源的重要組成部分，我國煤炭浪費的情況仍很普遍。節約資源，走可持續發展之路，是我國乃至全球需要解決的重要問題。變頻器在煤礦皮帶機中的使用，不僅實現了煤礦節能，促進煤礦行業的健康發展，提高了我國經濟效益。

參考文獻：

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