高壓變頻器在煤礦皮帶機上的運用

黃龍軍

摘要 高壓變頻器不但可以對煤礦皮帶機進行平滑調速，同時也能有效提升皮帶運行的穩定性與經濟性。將高壓變頻器應用到煤礦皮帶機上，可以起到非常好的效果，讓煤礦運輸更為便捷，大大提高煤礦的開采效率，而且能降低皮帶機的能耗。

【關鍵詞】高壓變頻器 煤礦 皮帶機

在煤礦開采中，皮帶機有著非常重要的作用，現在大多數的煤礦斜井提升時都會用到皮帶來輸送，所以，可以毫不夸張地說皮帶機工作效率與運輸能力決定了煤礦開采的數量與效益。但是目前很多煤礦皮帶傳輸系統仍然使用過去那種調級方式，也就是串級調速。這樣的調速形式盡管基本上可以達到調速需求，然而有著可靠性差、耗能高、功勞因數地等缺點，難以讓皮帶經濟效益實現最大化。而面對節能減排、綠色環保的發展要求，這樣的調速模式很明顯難以跟上時代發展要求，需要進行革新。使用高壓變頻控制技術有著非常突出的優勢，可以實現規模化生產，不但可以保證煤礦皮帶機實現無極平滑調速，同時也能提升皮帶機運行效益。

1 高壓變頻器在礦井提升中的應用

對于地下煤礦而言，礦井提升機是必不可少的運輸設備，其主要是運用某些裝備沿著井筒將礦下的廢石、材料、設備、人員等進行運輸。礦井提升可以說是地下煤礦生產中的關鍵部分，不管是何種提升機，都對電氣傳動要求很高，主要是由于電氣系統優劣程度、可靠與否，直接決定了礦山的生產效率與生產穩定性。對于礦井提升機方面的電氣系統，需要具備良好的調速功能、精度高、相應速度快、可以準確制定并定位、可靠性好、能快速正反轉運行等。現在，礦井提升機所用到的電氣傳動系統包括直流傳動系統、交流電氣傳統系統。直流傳統系統工作效率低下，維修過程復雜;交流電氣傳動系統雖然設備結構簡單，但是其調速性能不高，工作效率低，而且電動機轉子內阻會消耗大量電能，可靠性不高。隨著電力技術的迅猛發展以及變頻技術更加趨于成熟，高壓變頻調速器開始應用到提升絞車中，并且表現出優異的性能。其優勢主要有以下幾個方面：

1.1 控制精確度高

一般的變頻器都會使用磁通矢量進行控制，從而讓交流電機調速功能和直流電機相差無幾，而且其控制精確度也會更高。

1.2 工作可靠性高

變頻器大多數都要使用電子器件，其使用時間長，而且保護功能非常完善，當用其對提升絞車進行控制時，有著非常好的可靠性，運行很穩定。

1.3 無需維護

使用高壓變頻器進行工作，基本上不需要進行太多的維護，這樣就能大大節省維護成本，降低維護人員的工作量。

1.4 調速范圍廣，運行穩定

高壓變頻器有很廣的調速范圍，而且可以進行無級調速，在低速狀態下運行穩定性很好。

1.5 能耗小

高壓變頻器進行調速時，屬于轉差功率不變模式，在調速當中，可以顯著降低能耗，起到節能效果。具體表現為以下兩個方面：一是在提升狀態下節能。提升絞車在上升過程中，電機一直在電動狀態下運行，因為提升絞車處在恒轉矩負載狀態，它的轉速能夠降低多少，就可以起到多大的節能效果;二是下放狀態下的節能。提升絞車在下放過程中，電機工作狀態為發電狀態，這時會把勢能轉化成電能，假如變頻器所用的為能量回饋變頻器，變頻器就會將電能返回到電網中。

2 高壓變頻器在帶式輸送機中的運用

現在，高壓變頻器一般都運用在帶式輸送機中。皮帶因為具有彈性，所以不論是在靜止或者是運行狀態下都存儲著很多能量。當皮帶機工作時，假如沒有設置軟啟動裝置，那么皮帶中的能量會快速釋放出來，形成張立波并沿著皮帶傳送出去。當張力波過大時，就會導致皮帶斷帶。所以帶式輸送機一定要增加軟啟動裝置。但是現在煤礦所用的軟啟動裝置一般都是液力耦合器，雖然可以解決皮帶軟啟動所帶來的部分問題，但是依然存在著諸多缺陷。而將高壓變頻器運用到帶式輸送機中：

（1）可以真正讓帶式輸送機實現軟啟動，而不會存在負面作用，皮帶不會用任何的波動

（2）可以保證皮帶機在多電機驅動下，依然可以保證功率平衡;

（3）可以有效降低皮帶的帶強，讓設備初期不需要投入大量的資金。

3 高壓變頻器在主扇風機中的運用

在地下煤礦開采過程中，主扇風機有著非常重要的作用，而且當開采深度不斷延伸時，巷道也會延長，這時風量不會變化，但是煤礦下所需的風壓值卻在一直上升，所以風機所需功率也會增加。按照反風以及后期開采過程來判斷主扇風機以及電動機功率時，其值會比長期工作時的正常功率要大得多，有著下述幾個方面的問題：

（1）電能浪費現象嚴重。大型的煤礦開采年限一般都為幾十年，從最初投產到井田趨于穩定運行一般需要十年的時間，所以主扇風機在設計時會有很大的余量，這樣主扇風機在很長一段時間內都會處于輕負載運行狀態，能源有所浪費;

（2）啟動困難，存在著很明顯的機械損傷。主扇風機一般都是直接啟動，耗時長且開機電流也大，這對電機絕緣功能存在著很大的威脅，而且嚴重時還會燒毀電機;

（3）自動化水平低。主扇風機依然要靠人工來調節擋板，而且風量也無法實現自動實時調節，自動化水平不高。當出現短路等故障時，會對礦井生產運行產生非常大的影響。

將高壓變頻器運用到主扇風機中，可以有效提升礦井的安全性，降低生產成本，同時也能提高煤礦的自動化能力，其意義非常重大。

（1）高壓變頻器對電網幾乎是完全無害的，因為變頻器在改造以后，風機能夠進行變頻軟啟動，從而可以防止啟動電流變化為對電網等設備造成沖擊，有效增加電氣設備的使用壽命;

（2）根據需求來調節風量大小，可以避免浪費。使用高壓變頻器以后，風機送風量可以無需風門進行調節，而是通過變頻器進行變頻調節，按照生產所需調節風量大小，降低了能源浪費。

4 結論

總之，高壓變頻器在煤礦皮帶機方面有著非常廣泛的應用，只要我們勇于創新，善于總結，就能起到事半功倍的效果，讓高壓變頻器能夠真正為煤礦開采所服務。

參考文獻

[1]姜繼壽.變頻器變頻技術在煤礦皮帶機應用分析[J].山東煤炭科技，2016 （01）：105-107.