夏長春

（中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，山西太原030006）

煤礦皮帶機(jī)使用變頻器節(jié)能的探討

夏長春

（中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，山西太原030006）

從目前來看，各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)以及日常生活都不能缺少煤炭資源作為保障。與之相應(yīng)的采煤技術(shù)也在逐步完善。煤礦皮帶機(jī)構(gòu)成了不可缺少的井下采煤設(shè)備。如果不加改進(jìn)很可能消耗過多的機(jī)械能源。針對(duì)煤礦皮帶機(jī)運(yùn)用變頻節(jié)能，通過增加變頻器等措施來實(shí)現(xiàn)全方位的皮帶機(jī)節(jié)能改造。在明確變頻節(jié)能的基本特征及其技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合皮帶機(jī)在煤礦生產(chǎn)中的運(yùn)行現(xiàn)狀，探求變頻器節(jié)能的改進(jìn)措施。

煤礦皮帶機(jī)；變頻器；節(jié)能技術(shù)

隨著自動(dòng)化煤礦生產(chǎn)水準(zhǔn)的提升，煤礦生產(chǎn)中的能耗總量也變得更高。由此可見，針對(duì)現(xiàn)階段的煤礦生產(chǎn)有必要致力于節(jié)能改造，綜合運(yùn)用多樣的節(jié)能措施來減少能耗并且提升企業(yè)效益。從目前現(xiàn)狀來看，更多企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到了煤礦皮帶機(jī)改造的重要意義，在此前提下也開始嘗試運(yùn)用新型的節(jié)能技術(shù)。經(jīng)過變頻改造之后，煤礦皮帶機(jī)將會(huì)表現(xiàn)為更好的綜合性能，這種現(xiàn)狀在本質(zhì)上符合了節(jié)能以及環(huán)保的宗旨[1]。企業(yè)如果能運(yùn)用變頻器的方式來確保節(jié)能，就可以從根源上提升效益，確保煤炭企業(yè)運(yùn)用更少的成本并且獲得更高的煤礦生產(chǎn)實(shí)效性。

1 變頻器對(duì)于煤礦皮帶機(jī)的節(jié)能效果

與傳統(tǒng)技術(shù)相比來看，變頻器技術(shù)本身具有更顯著的節(jié)能優(yōu)勢。從現(xiàn)階段的煤炭生產(chǎn)來講，變頻器可以運(yùn)用于煤礦皮帶機(jī)，通過這種方式來實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。近些年來，更多煤礦企業(yè)也逐漸認(rèn)可并且接受了變頻器節(jié)能。統(tǒng)計(jì)結(jié)論可以表明，如果運(yùn)用變頻調(diào)控的方式來操縱煤礦皮帶機(jī)，那么在煤炭重量與額定功率相同的狀態(tài)下，煤礦皮帶機(jī)平均可以節(jié)省三分之一或者更多的耗電量。由此可見，變頻器節(jié)能與煤礦皮帶機(jī)的相互結(jié)合有利于突顯節(jié)能效果[2]。具體而言，變頻器對(duì)于煤礦皮帶機(jī)應(yīng)當(dāng)具有如下的節(jié)能價(jià)值：

（1）對(duì)于啟停速度進(jìn)行調(diào)節(jié)

變頻器最基本的功能就在于調(diào)控啟動(dòng)速度以及停機(jī)速度，從而為皮帶機(jī)提供全方位的運(yùn)行保護(hù)。企業(yè)如果能把節(jié)能變頻器安裝于煤礦皮帶機(jī)，則可以從根源上杜絕突然的機(jī)械啟動(dòng)或者停止，與此同時(shí)也消除了軟啟動(dòng)導(dǎo)致的過高能耗。由此可見，變頻器為煤礦皮帶機(jī)提供了更符合節(jié)能指標(biāo)的舒緩啟動(dòng)模式，在各個(gè)階段都可以密切關(guān)注啟動(dòng)速度或者運(yùn)行速度，在此基礎(chǔ)上確保了軟停機(jī)與軟啟動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。具體在操作時(shí)，操作人員可以緩慢啟動(dòng)電機(jī)，通過這種方式來帶動(dòng)機(jī)械皮帶，與此同時(shí)也釋放了內(nèi)部的機(jī)械能量。因此可以得知，變頻器有助于杜絕啟停中的能量沖擊，進(jìn)而在根源上消除了過于頻繁的皮帶機(jī)磨損現(xiàn)象，確保符合節(jié)能與保護(hù)皮帶的基本目標(biāo)[3]。

（2）平衡輸出功率

通常情況下，煤礦皮帶機(jī)都需要借助雙滾筒或者單滾筒來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。與之相比，如果能把變頻技術(shù)與皮帶機(jī)運(yùn)行密切結(jié)合在一起，就可以致力于調(diào)控實(shí)時(shí)性的電機(jī)輸出電能，同時(shí)也有利于平衡輸出功率。這種狀態(tài)下，電機(jī)就可以輸出更平緩的電流，確保達(dá)到平衡的輸出功率。在同步運(yùn)行的狀態(tài)下，電機(jī)與皮帶機(jī)可以保持精確的同步，進(jìn)而改變了驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)的方式。此外，變頻器也有利于降低強(qiáng)度要求，對(duì)于皮帶機(jī)設(shè)計(jì)了更低的強(qiáng)度。這是由于，變頻器可以保障平穩(wěn)的皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，確保皮帶本身承受更小的啟動(dòng)張拉力。因此，變頻器有助于避免煤礦皮帶機(jī)突然產(chǎn)生斷裂的不良現(xiàn)象。

（3）提升智能化的水平

變頻節(jié)能運(yùn)用于皮帶機(jī)的基本價(jià)值就在于實(shí)現(xiàn)智能控制，通過運(yùn)用智能化的手段來調(diào)控皮帶機(jī)運(yùn)行。例如針對(duì)皮帶機(jī)具體在進(jìn)行檢修時(shí)，變頻傳感器通常能迅速判斷裝置的負(fù)載量。與此同時(shí)，變頻器也能自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)械負(fù)載，對(duì)于皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)的速度進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)控[4]。在智能化控制的模式下，皮帶機(jī)就能在根源上降低磨損，確保節(jié)能節(jié)電并且輸出更穩(wěn)定的電壓。在各個(gè)不同時(shí)間段，煤炭的產(chǎn)能都是各不相同的。大多數(shù)狀態(tài)下，皮帶機(jī)并不會(huì)持續(xù)滿載運(yùn)轉(zhuǎn)，有時(shí)還會(huì)表現(xiàn)為空載運(yùn)行。由此可知，變頻器符合了自動(dòng)化與智能化調(diào)速的基本要求，在此前提下確保輸送設(shè)備的節(jié)能性和安全性。

（4）避免過于頻繁的維護(hù)與檢修

經(jīng)過分析可知，變頻器運(yùn)用于皮帶機(jī)的方式有利于落實(shí)軟停機(jī)與軟啟動(dòng)，進(jìn)而在最大限度內(nèi)消除了突然斷裂與皮帶磨損的隱患。變頻節(jié)能技術(shù)有助于精確估算皮帶機(jī)本身的運(yùn)行壽命，這種現(xiàn)狀也可以避免技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行過于頻繁的檢修。經(jīng)過變頻器的改造之后，煤礦皮帶機(jī)表現(xiàn)為更少的維修次數(shù)，更換構(gòu)件的頻率也相應(yīng)降低了。此外，變頻器還具有平衡運(yùn)行功率的效應(yīng)，這種效應(yīng)有利于杜絕突然發(fā)生的意外事故，確保延長檢修間隔[5]。因此，變頻器適合運(yùn)用于節(jié)能改造，對(duì)于皮帶機(jī)消耗的維修與檢修工作量也進(jìn)行了全面降低。

2 節(jié)能改造的宗旨與目標(biāo)

變頻器應(yīng)用于皮帶機(jī)的宗旨是通過變頻軟啟、軟停的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)啟動(dòng)無沖擊電流，增強(qiáng)系統(tǒng)帶載啟動(dòng)能力，提高系統(tǒng)功率因素，從而實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)效率的節(jié)能目標(biāo)。

在傳統(tǒng)模式下，煤礦皮帶機(jī)通常表現(xiàn)為較大的轉(zhuǎn)矩。受到不均勻的力矩傳導(dǎo)影響，在皮帶機(jī)的下側(cè)很可能堆積過多的物料，這種現(xiàn)狀減慢了尾部反應(yīng)。情況嚴(yán)重時(shí)，皮帶機(jī)還可能頻繁出現(xiàn)卡慢現(xiàn)象，以至于耗費(fèi)了過高的電能。針對(duì)井下運(yùn)行的煤礦皮帶機(jī)如果設(shè)置了變頻器裝置，那么就能為運(yùn)行中的皮帶機(jī)增加安全保障。在變頻調(diào)節(jié)的狀態(tài)下，煤礦皮帶機(jī)就會(huì)具有更好的穩(wěn)定性，減少能耗并且符合節(jié)能目標(biāo)。安裝變頻器之后，對(duì)于皮帶機(jī)的正常運(yùn)行可以起到顯著的促進(jìn)作用。

操作人員具體在啟動(dòng)皮帶機(jī)時(shí)，如果設(shè)置了過快的啟動(dòng)速度，那么處在靜止?fàn)顟B(tài)的皮帶機(jī)很可能突然斷裂。由于受到了強(qiáng)烈沖擊，煤礦皮帶機(jī)還會(huì)減損本身的性能。這種狀態(tài)下如果增設(shè)了變頻器，就可以減緩皮帶機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的速度，通過這種方式來避免強(qiáng)烈的設(shè)備沖擊。此外，傳統(tǒng)皮帶機(jī)內(nèi)部設(shè)有液力耦合器，這種構(gòu)件消耗了較高的二次成本，同時(shí)也表現(xiàn)為較大的設(shè)備維護(hù)量。一旦突然發(fā)生了故障，那么液壓油也很難順利實(shí)現(xiàn)傳送。如果能安裝變頻器，就能突顯環(huán)保與節(jié)能的綜合效益，同時(shí)也消除了皮帶的頻繁磨損[6]。

除了上述性能之外，變頻器本身設(shè)有防爆啟動(dòng)模式，這種模式應(yīng)當(dāng)屬于軟啟動(dòng)的一種類型。皮帶機(jī)如果處于空載啟動(dòng)的狀態(tài)，那么整個(gè)裝置就可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。由此可見，對(duì)于皮帶機(jī)加裝變頻器的措施有利于減少?zèng)_擊，對(duì)于整個(gè)裝置的運(yùn)行年限也進(jìn)行了適當(dāng)?shù)难娱L。然而在具體操作時(shí)，技術(shù)人員有必要關(guān)注重載跳閘的現(xiàn)象，確保避免裝置重載狀態(tài)引發(fā)頻繁的跳閘[7]。

3 完善措施

最近幾年，更多煤炭企業(yè)選擇了變頻節(jié)能的煤礦皮帶機(jī)改造方式，在此基礎(chǔ)上也獲得了更高的節(jié)能實(shí)效性。然而從整體角度來講，與煤礦皮帶機(jī)密切相關(guān)的節(jié)能措施并沒有實(shí)現(xiàn)完善，對(duì)此需要從全面的角度入手加以改進(jìn)。面對(duì)可持續(xù)生產(chǎn)與綠色生產(chǎn)的新背景，作為煤礦行業(yè)有必要致力于轉(zhuǎn)變不適當(dāng)?shù)哪Ｊ?，確保運(yùn)用新型的技術(shù)模式。從現(xiàn)狀來看，運(yùn)用變頻器來實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)節(jié)能改造的具體措施應(yīng)當(dāng)包含如下：

（1）做好全面的技術(shù)控制

對(duì)于自動(dòng)化控制的煤礦皮帶機(jī)，如果要致力于提升煤礦產(chǎn)能并且確保實(shí)效性，那么有必要運(yùn)用全方位的技術(shù)控制措施。企業(yè)具體在選擇變頻器時(shí)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇較高規(guī)格的變頻器，確保變頻器與皮帶機(jī)可以實(shí)現(xiàn)互相匹配。只有密切關(guān)注變頻器本身的質(zhì)量，才能杜絕變頻運(yùn)行中的缺陷或者隱患，確保變頻器與皮帶機(jī)的安全性[8]。從增強(qiáng)技術(shù)控制的角度來講，企業(yè)有必要遵照現(xiàn)行的技術(shù)流程來完成皮帶機(jī)的運(yùn)行控制，進(jìn)而保障皮帶機(jī)在運(yùn)輸物料時(shí)的穩(wěn)定性與實(shí)效性。通常情況下，相比于傳統(tǒng)類型的變頻器，自動(dòng)化變頻器應(yīng)當(dāng)控制于雙倍或者更大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。只有符合了特定的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，才能保障勻速的皮帶機(jī)運(yùn)行。對(duì)于先進(jìn)技術(shù)應(yīng)當(dāng)致力于廣泛引進(jìn)，在這其中包括自動(dòng)管理與數(shù)字化技術(shù)。在遠(yuǎn)程操控皮帶機(jī)的基礎(chǔ)上，確保符合最根本的安全作業(yè)指標(biāo)，進(jìn)而體現(xiàn)優(yōu)良的節(jié)能實(shí)效。

（2）確保散熱性能的實(shí)現(xiàn)

相比于其他領(lǐng)域的工作環(huán)境，井下作業(yè)通常需要面對(duì)更惡劣的周邊環(huán)境。這是由于，井下環(huán)境包含了較多粉塵，與之相應(yīng)的通風(fēng)條件也并不良好。受到特殊環(huán)境影響，煤礦皮帶機(jī)必須符合現(xiàn)行的技術(shù)指標(biāo)，確保滿足更高的防爆與散熱要求。一般情況下，技術(shù)人員都會(huì)把變頻器安裝于防爆腔的內(nèi)部，這種現(xiàn)狀更加突顯了變頻散熱的重要意義。對(duì)此如果選擇一般性能的冷水冷風(fēng)散熱裝置，那么很難符合較惡劣的井下環(huán)境。由此可見，針對(duì)現(xiàn)階段的變頻散熱條件應(yīng)當(dāng)予以全面的改造，致力于創(chuàng)新變頻裝置的散熱程序。只有全面加以創(chuàng)新，才能確保從根源上杜絕過高能耗的產(chǎn)生，確保及時(shí)疏散皮帶機(jī)散發(fā)的熱能。

（3）提高電磁兼容性

經(jīng)過較長時(shí)間的井下運(yùn)行，煤礦變頻器與皮帶機(jī)都很可能遭到高次諧波、電磁輻射或者電壓波動(dòng)的干擾[9]。受到外界影響，變頻器本身也可能帶有高次諧波。具體在輸出或者輸入電壓時(shí)，變頻器將會(huì)給周邊環(huán)境帶來干擾，這種干擾集中表現(xiàn)為煤炭運(yùn)輸速度的減慢或者設(shè)備故障的現(xiàn)象等。由此可見，針對(duì)井下運(yùn)行的皮帶機(jī)變頻器有必要增強(qiáng)抗干擾性，對(duì)于變頻器本身的電磁兼容性應(yīng)當(dāng)予以全面提高。只有確保了裝置本身的電磁兼容性，才可以從根源上防控過于頻繁的電磁干擾，在確保變頻器節(jié)能的基礎(chǔ)上消除故障隱患。

4 結(jié)束語

面對(duì)信息化與自動(dòng)化的新形勢，煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域更多運(yùn)用了變頻節(jié)能的模式。相比與傳統(tǒng)模式而言，變頻節(jié)能運(yùn)用于煤礦皮帶機(jī)的方式有利于確保節(jié)能效益，這種措施符合了新時(shí)期的節(jié)能環(huán)保宗旨。作為煤礦企業(yè)而言，應(yīng)當(dāng)從根源上轉(zhuǎn)變認(rèn)識(shí)，真正意識(shí)到變頻器節(jié)能對(duì)于改造煤礦生產(chǎn)的價(jià)值所在，從而因地制宜選擇適合自身的變頻節(jié)能措施。變頻器節(jié)能應(yīng)當(dāng)屬于新型的煤礦節(jié)能技術(shù)，運(yùn)用這種模式有利于消除煤礦生產(chǎn)的高能耗，幫助煤礦企業(yè)在最大限度內(nèi)節(jié)省成本。然而截至目前，與煤礦變頻節(jié)能有關(guān)的技術(shù)模式并沒有真正實(shí)現(xiàn)完善，對(duì)此仍然有待加以改進(jìn)。未來在實(shí)踐中，企業(yè)及其技術(shù)人員還需要?dú)w納經(jīng)驗(yàn)，在此前提下服務(wù)于煤礦變頻節(jié)能的整體實(shí)效提高。

[1]李建波.淺談煤礦設(shè)備皮帶機(jī)變頻器的節(jié)能問題[J].黑龍江科技信息，2016（28）:43.

[2]陳宗橋，劉迎新.新形勢下煤礦皮帶機(jī)變頻器節(jié)能分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016（26）:10-11.

[3]胡晨飛.關(guān)于煤礦皮帶機(jī)變頻器節(jié)能的探究[J].能源與節(jié)能，2015（07）:76-77.

[4]郝永梅.淺談煤礦設(shè)備皮帶機(jī)變頻器的節(jié)能問題[J].科技與企業(yè)，2014（17）:332.

[5]高雁敏.對(duì)煤礦皮帶機(jī)變頻器節(jié)能的分析與探討[J].技術(shù)與市場，2014（08）:220.

[6]劉杰.有關(guān)煤礦皮帶機(jī)變頻器節(jié)能的分析[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2014（05）:109.

[7]景利紅.對(duì)煤礦皮帶機(jī)變頻器節(jié)能的探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（33）:95.

[8]曾維昌.對(duì)煤礦皮帶機(jī)變頻器節(jié)能的探討[J].科技與企業(yè)，2013（13）:381.

[9]曾維昌.淺析變頻拖動(dòng)技術(shù)在煤礦皮帶輸送機(jī)上的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（10）:90.

Discussion on Energy Saving of Frequency Converter of Coal Mine Belt Conveyor

XIA Chang-chun
（Taiyuan Research Institute of China Coal Science and Industry Group Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030006，China）

From the current point of view，the production of various industries and daily life can not be lack of coal resources as a guarantee.Accordingly，the coal mining technology is gradually improved.The coal mine belt conveyor is an indispensable underground coal mining equipment.If not improved，it is likely to consume too much mechanical energy.In view of the coal mine belt conveyor using frequency conversion energy saving，by increasing the frequency converter and other measures to achieve a full range of energy-saving belt reconstruction. On the basis of defining the basic characteristics and technical advantages of frequency conversion energy saving，and combining the operation status of belt conveyor in the coal mine production，the improvement measures of inverter energy saving are explored.

coal mine belt conveyor；frequency converter；energy saving technology

TK01.8

B

1672-545X（2017）06-0183-03

2017-03-16

夏長春（1978-），男，山西交城人，本科，工程師，從事煤礦井下電氣設(shè)計(jì)及應(yīng)用工作。