銅礦皮帶運輸中變頻器的運用研究

趙應(yīng)雄

摘要：伴隨銅礦行業(yè)市場競爭的不斷加劇，銅礦節(jié)能降耗、增產(chǎn)增收引起了人們的高度重視。本文就銅礦皮帶運輸中變頻器的運用進行深入地研究。

關(guān)鍵詞：變頻器;銅礦;皮帶運輸

1.引言

大型皮帶輸送機在長途運輸?shù)V石的環(huán)節(jié)，運用電機直接啟動形式會對機械設(shè)施、電器設(shè)備以及膠帶等造成巨大的沖擊，同時無法達到對于皮帶輸送機運輸量的調(diào)控。運用變頻器驅(qū)動皮帶輸送機，經(jīng)過轉(zhuǎn)變變頻器的頻率能夠控制皮帶輸送機的輸送速度，能夠輕易地達到膠帶慢動以及滿負載啟停，經(jīng)過控制流程的改善能夠達到節(jié)約電能的目標。

2.變頻器簡介

變頻器是運用微電子技術(shù)和變頻技術(shù)，經(jīng)過轉(zhuǎn)變電機工作電源頻率的形式以調(diào)控交流電動機的電力控制裝置。變頻器通常是由制動單元、整流、驅(qū)動單元、濾波、微處理單元、逆變以及檢測單元等構(gòu)成。變頻器依托內(nèi)部IGBT的開斷以調(diào)節(jié)輸出電源的頻率與電壓，按照電機的具體需求以供應(yīng)其所需的電壓、電源，從而實現(xiàn)調(diào)速、節(jié)能的目標。除此之外，變頻器還有著非常多的保護功能，比如過壓、過流以及過載保護等。伴隨工業(yè)自動化程度的日益提升，變頻器同樣獲得了大量的運用。

3.銅礦皮帶運輸系統(tǒng)現(xiàn)狀

由于受到機電設(shè)施故障、地質(zhì)條件改變等相關(guān)因素產(chǎn)生的影響，銅礦沒有辦法達到連續(xù)性的生產(chǎn)，往往會導(dǎo)致皮帶運輸機的頻繁開啟。井下生產(chǎn)的獨特性及裝備技術(shù)的影響，皮帶電機大都運用較為滯后的控制形式，所以電機的啟動電流相對較大，控制系統(tǒng)難以維護。頻繁性的電流啟動對電機產(chǎn)生了巨大的影響，減少了電機的運用時間。除此之外，為了能夠保障皮帶運輸機平穩(wěn)、安全的運作，銅礦設(shè)備選型往往偏大，在整個運輸系統(tǒng)中經(jīng)常會出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備效率偏低，能耗增大。國產(chǎn)鋼繩芯帶式輸送機用的電動機，主要有繞線型與鼠籠兩種類型的異步電動機。在有著防爆需求的場合，往往運用礦用隔爆型的鼠籠型異步電動機，大都運用液力耦合器配合，以加強啟動性能與妥善處理多機拖動過程中的功率均衡問題。即使此種控制方法能夠加強啟動性能，然而在啟動環(huán)節(jié)不得轉(zhuǎn)變聯(lián)軸器的充油量，所以其調(diào)速性能相對偏差，同時啟動電流也較大。

4.變頻器在銅礦皮帶運輸中的運用

4.1 智能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速

針對皮帶運輸系統(tǒng)來說，皮帶上的銅量比較大的時候，需要提升電動機的轉(zhuǎn)動速度以將銅礦迅速運輸?shù)较乱涣鞒蹋苑乐褂捎陔姍C轉(zhuǎn)動速度較低而造成皮帶上的銅礦堆積，最后造成意想不到的安全生產(chǎn)事故。在皮帶上的銅量比較少的時候，電機處在輕載、又或是空載運的狀態(tài)，在此狀況下，電機如果依然以較低的轉(zhuǎn)速運行，便會導(dǎo)致大量的電能浪費。礦用變頻器可以及時監(jiān)測電機的負載，按照不一樣的負載情況戰(zhàn)隊電機轉(zhuǎn)速實施智能化的調(diào)節(jié)。在銅量比較大時，礦用變頻器便會主動提高轉(zhuǎn)動速度，以合理的速率運輸銅礦;在銅量偏小時，變頻器又會主動降低電機的轉(zhuǎn)動速度，以實現(xiàn)節(jié)能的目標。此類智能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的形式達到了真正意義層面的無人值守操作，并且在一定程度上轉(zhuǎn)變了礦井下的電能浪費問題。

4.2 平衡功率

井下部分皮帶運輸系統(tǒng)需多臺電機實施驅(qū)動。針對此種狀況，各個電機在啟停環(huán)節(jié)需要維持同步，并且如果某臺電機發(fā)生故障，那么整個驅(qū)動系統(tǒng)便需終止工作，以防止故障不斷擴大。除了以上要求以外，為了實現(xiàn)預(yù)期的運輸效率，還需要使得多臺電機間的功率達到均衡。在運用多臺礦用變頻器分別對不同的電機進行驅(qū)動時，各個礦用變頻器間便會通過通訊的形式傳遞設(shè)備中的運行數(shù)據(jù)。所有礦用變頻器的控制體系均會按照所接收的通訊數(shù)據(jù)智能化的調(diào)節(jié)控制電機的轉(zhuǎn)動速度，進而達到多臺電機間的功率均衡。

4.3 智能保護與自診斷功能

礦用變頻器在針對電機實施驅(qū)動的具體環(huán)節(jié)，會對大量重要的電氣數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，比如：礦用變頻器的母線電壓、輸出、輸入電流等等。針對上述數(shù)據(jù)實施及時監(jiān)控，能夠在第一時間發(fā)生礦用變頻器的不正常的運行情況，進而迅速、主動地運用對應(yīng)的保護手段，以防止對于電機又或是礦用變頻器本身產(chǎn)生巨大的損壞。

4.4 變頻器保護措施

第一，安裝進線電抗器。為了能夠確保變頻器驅(qū)動皮帶輸送機長期、穩(wěn)定地工作，同樣為了更加好的保護變頻器，便需在變頻器的進線端加裝進線電抗器，其目的便是為了抑制變頻器的諧波，調(diào)整功率因數(shù)，降低高次諧波的消極影響，保護變頻器整流部分。第二，配備制動電阻組件與斬波器。在運行過程中皮帶運輸機由于故障驟停時將會啟動抱閘制動器以避免滑動，抱閘環(huán)節(jié)形成的再生電能，這時斬波器控制接入制動電阻以耗費這些多余的再生電能，進而防止電機線圈與變頻器產(chǎn)生過大的電壓。

4.5 變頻器在銅礦皮帶運輸中運用的注意事項

（1）在負載選擇適配電機時，變頻器便可以對電動機進行過載保護、過流保護，如果電機與變頻器的額定容量不相符，那么便需要調(diào)節(jié)保護值又或是運用其它對應(yīng)的措施，以確保電機安全穩(wěn)當?shù)倪\行。

（2）當變頻器和電機間的配線超出100m時，在電機的線圈內(nèi)部便或許會出現(xiàn)相應(yīng)的變化，此會對電機的層間絕緣造成影響，所以需在輸出端安裝交流輸出電抗器。

（3）在運用變頻器的過程中，需要盡可能少的運用于頻繁啟停的場合，同時需要在電機停穩(wěn)以后再進行第二次啟動。

（4）電機在首次運用又或是長時間放置以后再運用時，需要進行絕緣檢查，避免由于電機絕緣失效而影響裝置（運用2000V以上的電壓型兆歐表進行檢測，需要確保絕緣電阻不得低于500MΩ）。

5.結(jié)論

總而言之，變頻器在銅礦皮帶運輸中的運用，達到了電機的軟啟動，達到了對于銅礦皮帶運輸速度的自動控制，確保皮帶運輸?shù)钠椒€(wěn)性，以使得運輸環(huán)節(jié)的能耗控制在合理的范圍內(nèi)。

參考文獻：

[1]趙娟琴.變頻技術(shù)在皮帶運輸機調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].能源與節(jié)能，2018（06）.

[2]吳勇生，賈玲，王旭兆.淺談變頻技術(shù)在礦井皮帶運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].能源與節(jié)能，2011（06）.

[3]古硯輝.變頻器在礦井皮帶運輸中的研究與應(yīng)用[J].中外企業(yè)家，2016（03）.