■崔志永

（內(nèi)蒙古煤礦設(shè)計研究院有限責任公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

長距離輸送機上變頻器的應用

■崔志永

（內(nèi)蒙古煤礦設(shè)計研究院有限責任公司 內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

近年來，煤礦的開發(fā)得到了廣泛的重視，變頻技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的作用越來越大，不僅能夠大大提高生產(chǎn)效率，減少日常維護量，而且在節(jié)能方面的效果非常顯著。本文重點講述變頻器在長距離輸送機上的應用。

變頻多電機驅(qū)動長距離輸送

1 變頻調(diào)速技術(shù)在膠帶輸送機上的應用現(xiàn)狀

目前煤礦采用的軟起動裝置絕大部分是液力偶合器。液力偶合器雖然能部分解決皮帶機的軟起動問題，但與變頻器驅(qū)動相比，仍具有明顯的劣勢：首先，采用液力偶合器時，電機必須先空載起動。工頻起動時，最初的電流很大，為電機額定電流的4~7倍。大的起動瞬間電流會在起動過程中產(chǎn)生沖擊，引起電機內(nèi)部機械應力和熱應力發(fā)生變化，對機械部分造成嚴重磨損甚至損壞。同時還將引起電網(wǎng)電壓下降，影響到電網(wǎng)內(nèi)其它設(shè)備的正常運行。其次，液力偶合器長時工作時，引起液體溫度升高，熔化合金塞，引起漏液，增大維護工作量，污染環(huán)境。第三，采用液力偶合器時，膠帶輸送機的加載時間較短，容易引起皮帶張力變化，因此對皮帶帶強要求較高。第四，一般的膠帶輸送機都是長距離大運量，通常都是多電機驅(qū)動，采用液力偶合器驅(qū)動，很難解決多電機驅(qū)動時的功率平衡。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展。變頻技術(shù)在最近二十年飛速發(fā)展，在部分煤礦企業(yè)也獲得了較為廣泛的應用，例如兗礦集團、晉城煤業(yè)集團、潞安礦務(wù)局、淮北礦務(wù)局等。

2 運用變頻器和變頻電機對帶式輸送機進行驅(qū)動的特點

（1）真正實現(xiàn)了膠帶輸送機系統(tǒng)的軟起動。運用變頻器對膠帶輸送機進行驅(qū)動，運用變頻器的軟起動功能，將電機的軟起動和膠帶輸送機的軟起動合二為一，通過電機的慢速起動，帶動膠帶輸送機緩慢起動，將皮帶內(nèi)部貯存的能量緩慢釋放，可將膠帶輸送機起停時產(chǎn)生的沖擊減少至最小，幾乎對皮帶不造成損害。

（2）降低皮帶帶強。采用變頻器驅(qū)動之后，由于變頻器的起動時間可在1S～3600S可調(diào)，通常膠帶輸送機起動時間在60s～200s內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場設(shè)定，膠帶輸送機的起動時間延長，大大降低對皮帶帶強的要求，降低設(shè)備初期投資。在實際應用過程中，由于降低了起動沖擊，膠帶輸送機機械系統(tǒng)的設(shè)備損耗也隨之降低，尤其托輥及滾筒的壽命成幾倍的延長。

（3）平穩(wěn)的重載起動。變頻器采用無極調(diào)速控制方式，低頻運轉(zhuǎn)最大可輸出1.5倍額定轉(zhuǎn)矩，因此最適于“重載起動”。

（4）自動調(diào)速、節(jié)電效果明顯。變頻器配合煤流傳感器可以根據(jù)負載輕重自動調(diào)節(jié)皮帶速度，節(jié)電的同時還減少了皮帶的磨損。

（5）節(jié)能。在膠帶輸送機上采用變頻驅(qū)動后的節(jié)能效果主要體現(xiàn)在系統(tǒng)功率因數(shù)和系統(tǒng)效率兩個方面。提高系統(tǒng)功率因數(shù)。通常情況下，煤礦用電機在設(shè)計過程中放的裕量比較大，工作時絕大部分不能滿載運行，電機工作于滿電壓、滿速度而負載經(jīng)常很小，也有部分時間空載運行。由電機設(shè)計和運行特性知道，電機只有在接近滿載時才是效率最高、功率因數(shù)最佳，輕載時降低，造成不必要的電能損失。這是因為當輕載時，定子電流有功分量很小，主要是勵磁的無功分量，因此功率因數(shù)很低。采用變頻器驅(qū)動后，在整個過程中功率因數(shù)達0.9以上，大大節(jié)省了無功功率。提高系統(tǒng)效率。

3 變頻器選型

（1）煤礦井下開采作業(yè)的環(huán)境特點是:作業(yè)空間狹小、潮濕、空氣中含有瓦斯、粉塵等易燃易爆炸成分;按照《煤礦安全規(guī)程》的要求，在煤礦井下采掘工作面使用的電氣設(shè)備和控制設(shè)備，必須是隔爆型或本質(zhì)安全型設(shè)備。

（2）充分考慮電氣爬電、功率器件散熱、安全控制等技術(shù)問題。如果采用水冷，還需要考慮變頻器對水質(zhì)的要求，避免因水質(zhì)問題影響變頻器的散熱。

（3）防護等級的選擇。從變頻器的防護等級來看，有IP00的，IP20的，也有IP54的等等，要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況作出相應的選擇。礦用變頻器由于使用環(huán)境限制一般需采用IP54以上上高防護等級的變頻器。

IP（IngressProtection）**中第一位表示防塵能力，第二位表示防水能力。是由IEC(INTERNATIONALELECTROTECHNICALCOMMISSION)起草。[2]

（4）變頻器的容量選擇。在異步電動機確定后，通常應根據(jù)異步電動機的額定電流來選擇變頻器，或者根據(jù)異步電動機實際運行中的電流值(最大值)來選擇變頻器[3]。由于膠帶運輸機經(jīng)常處于頻繁啟動、制動工作、負載慣性很大，啟動時可能會振蕩，電動機減速時有能量回饋，而且重載啟動且較頻繁，為利于變頻器長期、安全地運行，應該用容量稍大的變頻器來加快啟動，避免振蕩并配合制動單元消除回饋電能。在變頻器的選型時還應注意，相同設(shè)備配用的變頻器的規(guī)格應盡可能統(tǒng)一，便于備品備件的準備，便于維修管理。選用時還要考慮生產(chǎn)廠家售后服務(wù)質(zhì)量情況。

4 結(jié)束語

變頻調(diào)速技術(shù)是公認的交流電動機最理想、最有前途的調(diào)速方案，除了具有卓越的調(diào)速性能之外，變頻器還有顯著的節(jié)能作用，是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置。采用變頻器加變頻電機的帶式輸送機驅(qū)動系統(tǒng)，不僅在技術(shù)的先進性還是帶來的社會及經(jīng)濟效益方面都是巨大的，隨著社會的發(fā)展，最終在膠帶輸送機的驅(qū)動上變頻器將取代液力偶合器的主導地位。

[1]吳亞君,周建洪,金曉晨.變頻調(diào)速在冷軋機卷曲控制系統(tǒng)中的應用 [J].現(xiàn)代電子技術(shù),2007,50(12):72-73.79.1

[2]張更業(yè).變頻器調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)在煤礦膠帶機輸送系統(tǒng)中的應用 [J].1礦自動化,2007 (02):87-89.

X752[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-367-1