煤礦主皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中變頻調(diào)速的應(yīng)用

王新勝

摘 要：變頻調(diào)速技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)便是優(yōu)化交流電電動(dòng)機(jī)，使得調(diào)速的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。變頻調(diào)速有一定的環(huán)保性，不會(huì)消耗大量的能源資源，且調(diào)速較為簡(jiǎn)單，故障發(fā)生率低。所以，該項(xiàng)的技術(shù)的應(yīng)用，在煤礦主皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。煤礦企業(yè)針對(duì)不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，都會(huì)使用相應(yīng)功率的電動(dòng)機(jī)，其類(lèi)型包括提升機(jī)、各類(lèi)型運(yùn)輸機(jī)、掘進(jìn)設(shè)備和采煤設(shè)備等。其中，提升機(jī)對(duì)于變頻調(diào)速的應(yīng)用十分關(guān)鍵，是保障運(yùn)輸過(guò)程的關(guān)鍵原件。現(xiàn)在，因?yàn)榭萍剂α康倪M(jìn)步，變頻調(diào)速技術(shù)更加成熟，所以起到的價(jià)值作用更加突出。

關(guān)鍵詞：煤礦主皮帶;運(yùn)輸系統(tǒng);變頻調(diào)速;應(yīng)用

1 變頻調(diào)節(jié)技術(shù)原理和優(yōu)勢(shì)

當(dāng)變頻調(diào)速的數(shù)據(jù)變化并不大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)和電源功率成正比，如果在這過(guò)程中均勻的改變電動(dòng)機(jī)電源頻率，就能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，變頻調(diào)速主要就是通過(guò)相應(yīng)的零件來(lái)讓固定的電流頻率轉(zhuǎn)化為可以調(diào)節(jié)的電流裝置。我國(guó)大多數(shù)煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)所采用的都是電氣傳動(dòng)系統(tǒng)， 這種系統(tǒng)主要是通過(guò)切換電機(jī)轉(zhuǎn)子新式來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的，而且調(diào)速的方法相比來(lái)說(shuō)更加簡(jiǎn)單，但是卻無(wú)法有效達(dá)到理想的調(diào)速性能，還會(huì)在一定程度上消耗電能，在電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻上無(wú)法充分的發(fā)揮能源的價(jià)值[1]。變頻調(diào)速本身屬于無(wú)極調(diào)速，并不需要過(guò)多的復(fù)雜操作，而且能夠使得運(yùn)輸系統(tǒng)更加穩(wěn)定，保證系統(tǒng)的安全，不需要消耗過(guò)多的電能，節(jié)省能源的使用，有利于煤礦企業(yè)的環(huán)保發(fā)展。在啟動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的電流較小，不會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生影響，能夠很好的保護(hù)電機(jī)設(shè)備。所以，變頻調(diào)速逐漸成為當(dāng)前煤礦主皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[1]。

2 變頻調(diào)速與液力耦合器對(duì)比分析

皮帶運(yùn)輸機(jī)不同于其他形式的運(yùn)輸設(shè)備，皮帶具有一定的彈性，在靜止、運(yùn)行過(guò)程中均蘊(yùn)含有一定的能量。在皮帶運(yùn)輸機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，硬啟動(dòng)會(huì)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(jī)電設(shè)備損壞和皮帶機(jī)架傾倒變形等，因此《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定皮帶運(yùn)輸機(jī)必須設(shè)置軟啟動(dòng)。資料顯示，國(guó)內(nèi)大多數(shù)煤礦企業(yè)皮帶運(yùn)輸機(jī)軟起裝置選用的是液力耦合器，液力耦合器盡管能夠?qū)崿F(xiàn)皮帶的平穩(wěn)啟動(dòng)，但其和變頻調(diào)速相比具有明顯的劣勢(shì)。

2.1 啟動(dòng)性能分析

皮帶運(yùn)輸機(jī)啟動(dòng)時(shí)帶有一定的負(fù)荷，在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電流沖擊， 對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)和供電系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，時(shí)間久了還會(huì)造成電動(dòng)機(jī)損耗、絕緣老化等問(wèn)題。采用液力耦合器雖然能夠降低皮帶啟動(dòng)速度，但是并不能改善啟動(dòng)電流，啟動(dòng)電流是額定電流的4～8倍，啟動(dòng)瞬間會(huì)造成電動(dòng)機(jī)內(nèi)部熱應(yīng)力急劇改變，造成電動(dòng)機(jī)內(nèi)部機(jī)械磨損。另外，啟動(dòng)電流的增大會(huì)一定程度的降低供電電壓，影響其他設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。采用變頻調(diào)速則可有效避免這些問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)軟啟動(dòng)，且啟動(dòng)過(guò)程可控，對(duì)電動(dòng)機(jī)無(wú)機(jī)械沖擊作用，同時(shí)還能一定程度的降低用電配備容量[2]。

2.2 調(diào)節(jié)控制和運(yùn)行狀態(tài)

液力耦合器對(duì)于指令的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，而且調(diào)速精度并不高，無(wú)法有效的達(dá)到動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，變頻調(diào)速就能夠更加準(zhǔn)確的進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，能夠根據(jù)相關(guān)的需求調(diào)節(jié)時(shí)間，更好的實(shí)現(xiàn)可控調(diào)節(jié)速度。液力耦合器本身的結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但是無(wú)法保證管理效果，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，常會(huì)出現(xiàn)溫度過(guò)高現(xiàn)象，對(duì)于后期維修來(lái)說(shuō)影響較大，如果在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，就必須要立刻停止運(yùn)行，這樣就會(huì)在一定程度上影響生產(chǎn)效率。變頻調(diào)節(jié)自身的運(yùn)行較為穩(wěn)定，并不需要過(guò)多的維修量，而且對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境也沒(méi)有過(guò)多的要求。

2.3 節(jié)能效果比較

變頻調(diào)節(jié)有著理想的節(jié)能性，這是因?yàn)樵谑褂迷O(shè)備時(shí)，輸出功率并不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，即使在較低的輸出功率環(huán)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(shí)會(huì)依照電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)展工作內(nèi)容，如果降低轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，便會(huì)減少工作效率。所以經(jīng)過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，變頻調(diào)速可以對(duì)大量的能源資源進(jìn)行節(jié)約，幫助企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)收益。

3 變頻調(diào)速在煤礦主皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中中的應(yīng)用

根據(jù)某礦場(chǎng)使用的變頻調(diào)速系統(tǒng)來(lái)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(dòng)機(jī)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(yùn)輸系統(tǒng)上安裝功率為1600KW電動(dòng)機(jī)，數(shù)量為3臺(tái)，在這其中有兩臺(tái)為同軸聯(lián)結(jié)，還有一臺(tái)就近安裝，還配備一套合適的PLC控制系統(tǒng)，采用一拖一方的方式進(jìn)行運(yùn)行，為了能夠保證變頻器運(yùn)行的穩(wěn)定，需要讓電動(dòng)機(jī)速度保持一致，確保皮帶能夠穩(wěn)定啟動(dòng)，在應(yīng)用變頻調(diào)速后，能夠了解到有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，就是能夠節(jié)省能源，每一年能夠節(jié)省下來(lái)的電費(fèi)金額都很大。其次，變頻調(diào)節(jié)設(shè)備性能非常穩(wěn)定，輸出、輸入功率較為穩(wěn)定，屬于高精度驅(qū)動(dòng)。自身設(shè)備體積較小，安裝更加方便，配置簡(jiǎn)單，能夠保證管理效率。最后，對(duì)于電網(wǎng)的波動(dòng)適應(yīng)性較強(qiáng)，即使在運(yùn)行過(guò)程中，電壓有所降低，變頻設(shè)備也能夠正常工作。

4 變頻調(diào)速應(yīng)用在煤礦主皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的措施分析

煤礦應(yīng)用變頻調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)6.6kV的變頻器輸出電壓進(jìn)行配置，該變頻器與電動(dòng)機(jī)有著700m左右的距離，本身額定電壓為6kV。此外，在主皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)當(dāng)中，會(huì)對(duì)1600kW功率的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行安裝，數(shù)量為三臺(tái)，有兩臺(tái)屬于同軸聯(lián)結(jié)，另一臺(tái)需要就近安裝。同時(shí)，還會(huì)對(duì)相符合的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行配置，應(yīng)用“一拖一方”的形式開(kāi)展運(yùn)行工作。為了對(duì)變頻器運(yùn)行的穩(wěn)定性給予保障，將其一致于電動(dòng)機(jī)的速度，可使皮帶的啟動(dòng)更加平穩(wěn)。

在對(duì)變頻調(diào)速應(yīng)用之后發(fā)現(xiàn)該系技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括：其一，可以幫助企業(yè)對(duì)大量的資源能源進(jìn)行節(jié)約，每一年都會(huì)節(jié)省大量的資金額度;其二， 變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的運(yùn)行穩(wěn)定性非常強(qiáng)，無(wú)論是輸出功率還是輸入功率都十分穩(wěn)定，為高精度驅(qū)動(dòng)，且設(shè)備沒(méi)有較大的體積，安裝時(shí)也不復(fù)雜，配置較為簡(jiǎn)單，可對(duì)管理效率充分的保障;其三，針對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)有極強(qiáng)的適應(yīng)性，即便在運(yùn)行時(shí)降低電壓，也能保證正常的工作運(yùn)行[3]。

5 變頻調(diào)速技術(shù)未來(lái)發(fā)展

根據(jù)我國(guó)相關(guān)規(guī)定可以看出，我國(guó)發(fā)電量有60%以上都浪費(fèi)在電動(dòng)機(jī)上，也就是電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中浪費(fèi)的資源非常大，不僅無(wú)法保證資源的有效使用，還會(huì)影響我國(guó)煤炭行業(yè)的發(fā)展，使用變頻調(diào)節(jié)設(shè)備就能夠很好的節(jié)省電能的使用，減少電量的浪費(fèi)，不管是新建項(xiàng)目還是改造項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，變頻調(diào)節(jié)設(shè)備的使用都具有非常重要的意義[4]。

在使用電動(dòng)機(jī)過(guò)程中，因?yàn)闀?huì)考慮到電量、電機(jī)型號(hào)負(fù)荷能力等等多個(gè)方面，所設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)常常處于低效運(yùn)行狀態(tài)，在低效運(yùn)行狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)會(huì)影響拖動(dòng)系統(tǒng)的工作效率。在電動(dòng)機(jī)中可以應(yīng)用變頻調(diào)節(jié)設(shè)備，在這過(guò)程中可以分為節(jié)能、工藝、牽引等類(lèi)型，不管是哪一種類(lèi)型，都能夠提高節(jié)能效率。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦企業(yè)在每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中都會(huì)運(yùn)用到不同功率的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型有提升機(jī)，不同類(lèi)型的運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)等等。在這過(guò)程中提升機(jī)中使用變頻調(diào)速最為重要，提升機(jī)是煤礦運(yùn)輸過(guò)程中非常重要的原件。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻調(diào)速越來(lái)越穩(wěn)定、技術(shù)越來(lái)越成熟，在煤礦企業(yè)中得到廣泛認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)：

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