变频器在煤矿皮带机上的应用刘国梁

变频器在煤矿皮带机上的应用刘国梁

刘国梁

山东东山新驿煤矿有限公司山东济宁272100

摘要：在煤矿正常生产中，电能消耗很大，电费在运行成本中占很大的比重。其中通风、提升、排水、压气、运输等设备的电能消耗占2/3以上，有很大一部分电能被白白浪费掉。因为在设计时电气设备都留有裕量，但是在实际运行中很少能达到固定的负荷。此外，为了在固定的工况点运行，采用固定的调节措施来维持正常运行，例如串电阻调节电流等，很大部分电能就被调节器浪费掉。煤矿运输设备是煤矿正常生产的前提，而运输设备的核心是皮带机。由于煤的密度的不均匀性，使皮带机上的负荷也不均匀。若长时间处在欠载状态导致无功功率增加，则会导致电机发热严重，产生较大的谐波，影响其他电器设备的运行。由于传统的皮带机电机在调速时多采用串电阻调速，导致在电阻上损耗了大部分电能，而且还不能实现无级调速，所以在现代化矿井中进行了改造，通过变频器实现对电机的控制，这也有利于自动化的实现。

关键词：变频器；煤矿皮带机；应用

引言：变频器具有很多作用，把它应用于煤矿皮带机上，不仅可使皮带机更易操控，而且有助于皮带机实现节能降耗，符合煤矿皮带机的现代化发展要求。为使变频器在煤矿皮带机上得到更好的推广与应用，文章将围绕该方面展开分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。

一、变频器内容分析

技术的发明与进步，实现了生产的自动控制，当前，变频器的使用较普遍，在煤炭生产中也已经使用了性能更加稳定的变频器，变频器主要是通过对微电子技术和变频技术的整合，合理调节电机工作电源频率，使交流电动机电力得到有效控制的新型应用设备，以此全面调节作业速度，控制作业流程，使煤炭产量更加稳定。变频器的工作原理并不复杂，主要是增加了调节功能，其部件构成主要是滤波、整流、再整流、驱动部件、制动部件、检测部件及微处理部件等，不同的部件有不同的功能作用，满足变频需要。其工作原理主要是通过改变电源频率大小，科学有效调节电源电压，使电压更能满足实际生产需要，为实际操作提供更加稳定安全的电源电压，对电源做好自动监测，对过载、过流进行良好保护，体现保护功能，最终实现调速和节能的根本目标。变频器有多种形式，根据直流电源性质一般有电流型变频器和电压型变频器两种，两种变频器的功能不一致，需要根据实际情况选择使用，发挥变频器主体功能。电流型变频器能够有效保证电流稳定，通过中间直流环节做到设备储能，时刻调节电压大小，有效扼制电流起伏变化，使电压数值更加接近正弦波，这种变频器主要是在负载电流变化大的工作场所选用，能够发挥其最大功效；电压型变频器在中间直流环节使用大电容作为储能环节，使负载无功功率得到有效的缓解，使通过的电压更加稳定，确保传输设备安全，这种变频在负载电压变化较大的场所应用较多，能够发挥其最大功效，确保设备运行安全。

二、变频器的主要作用

（一）软起动和软停车

利用变频器对皮带机驱动，可以通过电机的慢速启动，带动皮带机缓慢启动，将皮带内部存储的能量慢慢释放，使皮带机启动过程中形成的张力很小，对皮带几乎不造成危害；停车时的减速度任意可调，这样可将皮带机停车时产生的冲击减少至最小。

（二）降低带强

采用变频器驱动后，由于变频器的启动时间可调皮带机的启动时间延长，大大降低了对皮带带强的要求。

（三）功率平衡

煤矿皮带机系统多为双滚筒驱动或多滚筒驱动，一般是采用一拖一控制，当采用多电机驱动时，采用主从控制，实现功率平衡，保证电机同步性能。

（四）降低设备的维护量

变频器是一种电子器件的集成，它将机械设备的寿命转化为电子的寿命，降低了设备的维护量。在实际应用过程中，由于降低了起动冲击，皮带机机械系统的设备损耗也随之降低，减少了皮带机机械部分的检修量，尤其是托辊及滚筒的寿命成几倍地延长。

（五）节能

通常情况下，煤矿用电机设计裕量大，大部分时间不能满载运行，当轻载或者空载时，常常造成不必要的电能损失。采用变频器驱动后，变频器可以根据负载轻重自动调节皮带速度。而且采用变频器驱动后，电机与减速器之间是直接硬联系，减少了液力祸合器环节，传递效率得到了很大的提高。此外，由于煤矿通常离变电站距离较远，不同时段电压波动较大，利用变频器的自动稳压功能，可以达到节能的效果。

三、变频器在煤矿皮带机上的应用方案

（一）系统应用

系统应用效果体现在两个方面：一是能够减少能源消耗。对于一些生产区段煤炭数量少的情况，其整体传输数量不大，那么，就可以根据煤炭传送数量对速度进行调节，使数量与速度相符，既节省了成本，同时也减少了消耗，降低了皮带机运行磨损率；二是提高生产能力。针对大量煤炭生产，需要提高传送速度才能保证任务完成，此时，需要通过速度调节，全面发挥皮带机运输能力，确保煤炭输送量处于满负荷状态，通过全速运行进一步提高皮带机速度，保证了煤炭生产任务如期完成[1]。

（二）系统结构

高压变频器全面在煤矿皮带机上的应用，大大改变了传统生产方式，其系统更新与改良后明显优于现有运行模式。为了进一步减少改良成本，需要合理计算与设计，确保在充分发挥高压变频器的基础上，达到节省投入的目的，所以说，进行应用与改造方案设计，其基本原则是坚持成本节约，充分保证发挥原有功能基础上，避免出现影响皮带机电气性能、运输能力的问题，设计安装时，要根据生产能力解决好技术问题，对现场调研是重点，需要综合考虑煤矿现场工况、变频器性能、工作运转水平等实际条件做好现场改良。运行方式可以根据生产量做出正确的选择，可以是“一拖一”或“一拖二”的设计，不同的生产总量与性能和模式有直接关联。“一拖一”就是一台变频器拖动一台电机，确保电机在原有基础上改良生产状况；“一拖二”主要是指一台变频器拖动两台电机，提高原有运行功率。为了保证自由调节，可以根据“工频”和“变频”两种运行方式做出优先选择，也可以两种运行方式同时使用，使不同的频率间能够形成最大限度的自由切换，通过科学有效的变频调节，达到连续稳定生产传输的根本目标，充分降低生产能耗[2]。

（三）系统功能

整个系统运行效率较高，其功能强大，主要表现在几个方面。一是能真正实现皮带机软启动。全面的应用高压变频器，能够大大改良现有煤矿皮带机功能，在皮带机驱动电机时，高压变频器可以实现变频控制，确保电机低频大转矩启动，使皮带机控制系统能够达到软启动的目的，有效解决了启动问题并延长了电机寿命。二是能实现多电机驱动功率平衡输出。通常指的是“一拖二”运行模式，通过对两个电机的有效控制，使两台电机电流、功率、力矩达到相同的数值，形成均衡的功率输出。三是能降低皮带机带强。变频器启动能在1s～999s内随意调节，实际作业时多设置在60s～200s范围内，能够降低皮带机在启动过程中对整个机械设备的冲击，降低故障率和维护量，减少皮带机带强，更好地维护设备，降低皮带机全年的维护量。四是能实现节能降耗。根据煤仓煤量对变频器输出频率调节，避免电动机功率浪费。

结论：

简而言之，变频器在煤矿皮带机上的应用，使皮带机功率显著提升，节能效果明显，皮带机整体运行的可靠性、安全性大幅提升，在国家大力提倡节能减排、倡导绿色生产的今天，皮带机电控系统技改对社会发展有着良好的促进意义[3]。

参考文献：

[1]马永健.利德华福高压变频器在力拓铁矿石输送带的应用[J].变频器世界，2016（1）：62-63.

[3]余志勇，张永.浅谈高压变频器在煤矿皮带机上的应用[J].科技创新与应用，2018（09）：