煤礦主皮帶運輸系統中變頻調速的應用

王新勝

摘 要：變頻調速技術，具體來說便是優化交流電電動機，使得調速的目標得以實現。變頻調速有一定的環保性，不會消耗大量的能源資源，且調速較為簡單，故障發生率低。所以，該項的技術的應用，在煤礦主皮帶運輸系統中有著廣泛的應用。煤礦企業針對不同的生產環節，都會使用相應功率的電動機，其類型包括提升機、各類型運輸機、掘進設備和采煤設備等。其中，提升機對于變頻調速的應用十分關鍵，是保障運輸過程的關鍵原件。現在，因為科技力量的進步，變頻調速技術更加成熟，所以起到的價值作用更加突出。

關鍵詞：煤礦主皮帶;運輸系統;變頻調速;應用

1 變頻調節技術原理和優勢

當變頻調速的數據變化并不大時，電動機的轉速就會和電源功率成正比，如果在這過程中均勻的改變電動機電源頻率，就能夠實現電動機穩定運行，變頻調速主要就是通過相應的零件來讓固定的電流頻率轉化為可以調節的電流裝置。我國大多數煤礦運輸系統所采用的都是電氣傳動系統， 這種系統主要是通過切換電機轉子新式來達到調速的目的，而且調速的方法相比來說更加簡單，但是卻無法有效達到理想的調速性能，還會在一定程度上消耗電能，在電機轉子電阻上無法充分的發揮能源的價值[1]。變頻調速本身屬于無極調速，并不需要過多的復雜操作，而且能夠使得運輸系統更加穩定，保證系統的安全，不需要消耗過多的電能，節省能源的使用，有利于煤礦企業的環保發展。在啟動過程中所產生的電流較小，不會對電動機產生影響，能夠很好的保護電機設備。所以，變頻調速逐漸成為當前煤礦主皮帶運輸系統未來發展趨勢[1]。

2 變頻調速與液力耦合器對比分析

皮帶運輸機不同于其他形式的運輸設備，皮帶具有一定的彈性，在靜止、運行過程中均蘊含有一定的能量。在皮帶運輸機啟動過程中，硬啟動會造成皮帶瞬間拉伸，形成的瞬間張力波沿皮帶傳輸，容易造成機電設備損壞和皮帶機架傾倒變形等，因此《煤礦安全規程》規定皮帶運輸機必須設置軟啟動。資料顯示，國內大多數煤礦企業皮帶運輸機軟起裝置選用的是液力耦合器，液力耦合器盡管能夠實現皮帶的平穩啟動，但其和變頻調速相比具有明顯的劣勢。

2.1 啟動性能分析

皮帶運輸機啟動時帶有一定的負荷，在啟動過程中會產生電流沖擊， 對皮帶運輸機和供電系統產生不利影響，時間久了還會造成電動機損耗、絕緣老化等問題。采用液力耦合器雖然能夠降低皮帶啟動速度，但是并不能改善啟動電流，啟動電流是額定電流的4～8倍，啟動瞬間會造成電動機內部熱應力急劇改變，造成電動機內部機械磨損。另外，啟動電流的增大會一定程度的降低供電電壓，影響其他設備正常運轉。采用變頻調速則可有效避免這些問題，實現電動機平穩軟啟動，且啟動過程可控，對電動機無機械沖擊作用，同時還能一定程度的降低用電配備容量[2]。

2.2 調節控制和運行狀態

液力耦合器對于指令的響應時間較長，而且調速精度并不高，無法有效的達到動態調節，變頻調速就能夠更加準確的進行動態調節，能夠根據相關的需求調節時間，更好的實現可控調節速度。液力耦合器本身的結構雖然簡單，但是無法保證管理效果，在長時間運行后，常會出現溫度過高現象，對于后期維修來說影響較大，如果在運行過程中出現問題，就必須要立刻停止運行，這樣就會在一定程度上影響生產效率。變頻調節自身的運行較為穩定，并不需要過多的維修量，而且對于生產環境也沒有過多的要求。

2.3 節能效果比較

變頻調節有著理想的節能性，這是因為在使用設備時，輸出功率并不會對其產生影響，即使在較低的輸出功率環境下，也可以有非常高的工作效率。但是液力耦合器在工作時會依照電動機轉速開展工作內容，如果降低轉動機轉速，便會減少工作效率。所以經過對比分析發現，變頻調速可以對大量的能源資源進行節約，幫助企業提升經濟收益。

3 變頻調速在煤礦主皮帶運輸系統中中的應用

根據某礦場使用的變頻調速系統來看，所配備的是輸出電壓為6.6KV 的變頻器，這種變頻器與電動機之間的距離在700m左右，自身的額定電壓在6KV。在煤礦主皮帶運輸系統上安裝功率為1600KW電動機，數量為3臺，在這其中有兩臺為同軸聯結，還有一臺就近安裝，還配備一套合適的PLC控制系統，采用一拖一方的方式進行運行，為了能夠保證變頻器運行的穩定，需要讓電動機速度保持一致，確保皮帶能夠穩定啟動，在應用變頻調速后，能夠了解到有幾個優點。首先，就是能夠節省能源，每一年能夠節省下來的電費金額都很大。其次，變頻調節設備性能非常穩定，輸出、輸入功率較為穩定，屬于高精度驅動。自身設備體積較小，安裝更加方便，配置簡單，能夠保證管理效率。最后，對于電網的波動適應性較強，即使在運行過程中，電壓有所降低，變頻設備也能夠正常工作。

4 變頻調速應用在煤礦主皮帶運輸系統中的措施分析

煤礦應用變頻調速系統，對6.6kV的變頻器輸出電壓進行配置，該變頻器與電動機有著700m左右的距離，本身額定電壓為6kV。此外，在主皮帶運輸系統當中，會對1600kW功率的電動機進行安裝，數量為三臺，有兩臺屬于同軸聯結，另一臺需要就近安裝。同時，還會對相符合的PLC控制系統進行配置，應用“一拖一方”的形式開展運行工作。為了對變頻器運行的穩定性給予保障，將其一致于電動機的速度，可使皮帶的啟動更加平穩。

在對變頻調速應用之后發現該系技術的優勢包括：其一，可以幫助企業對大量的資源能源進行節約，每一年都會節省大量的資金額度;其二， 變頻調節技術的運行穩定性非常強，無論是輸出功率還是輸入功率都十分穩定，為高精度驅動，且設備沒有較大的體積，安裝時也不復雜，配置較為簡單，可對管理效率充分的保障;其三，針對電網波動有極強的適應性，即便在運行時降低電壓，也能保證正常的工作運行[3]。

5 變頻調速技術未來發展

根據我國相關規定可以看出，我國發電量有60%以上都浪費在電動機上，也就是電動機在運行過程中浪費的資源非常大，不僅無法保證資源的有效使用，還會影響我國煤炭行業的發展，使用變頻調節設備就能夠很好的節省電能的使用，減少電量的浪費，不管是新建項目還是改造項目來說，變頻調節設備的使用都具有非常重要的意義[4]。

在使用電動機過程中，因為會考慮到電量、電機型號負荷能力等等多個方面，所設計的電動機常常處于低效運行狀態，在低效運行狀態下的電動機會影響拖動系統的工作效率。在電動機中可以應用變頻調節設備，在這過程中可以分為節能、工藝、牽引等類型，不管是哪一種類型，都能夠提高節能效率。

結束語

綜上所述，煤礦企業在每個生產環節中都會運用到不同功率的電動機，電動機的類型有提升機，不同類型的運輸機、采煤機、掘進機等等。在這過程中提升機中使用變頻調速最為重要，提升機是煤礦運輸過程中非常重要的原件。隨著科學技術的不斷發展，變頻調速越來越穩定、技術越來越成熟，在煤礦企業中得到廣泛認可。

參考文獻：

[1] 郭忠彬.煤礦主皮帶運輸系統中變頻調速的應用[J].石化技術，2019，v.26 （11）：395+397.

[2] 何平.變頻調速在煤礦主皮帶運輸系統中的應用[J].河北化工，2017，040（007）： 135-136，139.

[3] 楊德智.淺析高壓交流變頻調速技術在煤礦主運輸皮帶系統的應用[J].中小企業管理與科技，2010.

[4] 韓小公.高壓變頻器在煤礦皮帶輸送系統中的應用分析[J].當代化工研究，2019，000（005）：89-90.