夏長春

（中國煤炭科工集團太原研究院有限公司，山西太原030006）

煤礦皮帶機使用變頻器節(jié)能的探討

夏長春

（中國煤炭科工集團太原研究院有限公司，山西太原030006）

從目前來看，各個行業(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。煤礦皮帶機構(gòu)成了不可缺少的井下采煤設(shè)備。如果不加改進很可能消耗過多的機械能源。針對煤礦皮帶機運用變頻節(jié)能，通過增加變頻器等措施來實現(xiàn)全方位的皮帶機節(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)合皮帶機在煤礦生產(chǎn)中的運行現(xiàn)狀，探求變頻器節(jié)能的改進措施。

煤礦皮帶機；變頻器；節(jié)能技術(shù)

隨著自動化煤礦生產(chǎn)水準的提升，煤礦生產(chǎn)中的能耗總量也變得更高。由此可見，針對現(xiàn)階段的煤礦生產(chǎn)有必要致力于節(jié)能改造，綜合運用多樣的節(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)意識到了煤礦皮帶機改造的重要意義，在此前提下也開始嘗試運用新型的節(jié)能技術(shù)。經(jīng)過變頻改造之后，煤礦皮帶機將會表現(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)運用更少的成本并且獲得更高的煤礦生產(chǎn)實效性。

1 變頻器對于煤礦皮帶機的節(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，變頻器可以運用于煤礦皮帶機，通過這種方式來實現(xiàn)節(jié)能目標。近些年來，更多煤礦企業(yè)也逐漸認可并且接受了變頻器節(jié)能。統(tǒng)計結(jié)論可以表明，如果運用變頻調(diào)控的方式來操縱煤礦皮帶機，那么在煤炭重量與額定功率相同的狀態(tài)下，煤礦皮帶機平均可以節(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，變頻器對于煤礦皮帶機應(yīng)當(dāng)具有如下的節(jié)能價值：

（1）對于啟停速度進行調(diào)節(jié)

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

（2）平衡輸出功率

通常情況下，煤礦皮帶機都需要借助雙滾筒或者單滾筒來實現(xiàn)驅(qū)動。與之相比，如果能把變頻技術(shù)與皮帶機運行密切結(jié)合在一起，就可以致力于調(diào)控實時性的電機輸出電能，同時也有利于平衡輸出功率。這種狀態(tài)下，電機就可以輸出更平緩的電流，確保達到平衡的輸出功率。在同步運行的狀態(tài)下，電機與皮帶機可以保持精確的同步，進而改變了驅(qū)動皮帶機的方式。此外，變頻器也有利于降低強度要求，對于皮帶機設(shè)計了更低的強度。這是由于，變頻器可以保障平穩(wěn)的皮帶機運轉(zhuǎn)，確保皮帶本身承受更小的啟動張拉力。因此，變頻器有助于避免煤礦皮帶機突然產(chǎn)生斷裂的不良現(xiàn)象。

（3）提升智能化的水平

變頻節(jié)能運用于皮帶機的基本價值就在于實現(xiàn)智能控制，通過運用智能化的手段來調(diào)控皮帶機運行。例如針對皮帶機具體在進行檢修時，變頻傳感器通常能迅速判斷裝置的負載量。與此同時，變頻器也能自動調(diào)節(jié)機械負載，對于皮帶運轉(zhuǎn)的速度進行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)控[4]。在智能化控制的模式下，皮帶機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。在各個不同時間段，煤炭的產(chǎn)能都是各不相同的。大多數(shù)狀態(tài)下，皮帶機并不會持續(xù)滿載運轉(zhuǎn)，有時還會表現(xiàn)為空載運行。由此可知，變頻器符合了自動化與智能化調(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與檢修

經(jīng)過分析可知，變頻器運用于皮帶機的方式有利于落實軟停機與軟啟動，進而在最大限度內(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本身的運行壽命，這種現(xiàn)狀也可以避免技術(shù)人員對其進行過于頻繁的檢修。經(jīng)過變頻器的改造之后，煤礦皮帶機表現(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，變頻器適合運用于節(jié)能改造，對于皮帶機消耗的維修與檢修工作量也進行了全面降低。

2 節(jié)能改造的宗旨與目標

變頻器應(yīng)用于皮帶機的宗旨是通過變頻軟啟、軟停的特點，實現(xiàn)皮帶機啟動無沖擊電流，增強系統(tǒng)帶載啟動能力，提高系統(tǒng)功率因素，從而實現(xiàn)提高系統(tǒng)效率的節(jié)能目標。

在傳統(tǒng)模式下，煤礦皮帶機通常表現(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)。情況嚴重時，皮帶機還可能頻繁出現(xiàn)卡慢現(xiàn)象，以至于耗費了過高的電能。針對井下運行的煤礦皮帶機如果設(shè)置了變頻器裝置，那么就能為運行中的皮帶機增加安全保障。在變頻調(diào)節(jié)的狀態(tài)下，煤礦皮帶機就會具有更好的穩(wěn)定性，減少能耗并且符合節(jié)能目標。安裝變頻器之后，對于皮帶機的正常運行可以起到顯著的促進作用。

操作人員具體在啟動皮帶機時，如果設(shè)置了過快的啟動速度，那么處在靜止?fàn)顟B(tài)的皮帶機很可能突然斷裂。由于受到了強烈沖擊，煤礦皮帶機還會減損本身的性能。這種狀態(tài)下如果增設(shè)了變頻器，就可以減緩皮帶機在啟動時的速度，通過這種方式來避免強烈的設(shè)備沖擊。此外，傳統(tǒng)皮帶機內(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，同時也表現(xiàn)為較大的設(shè)備維護量。一旦突然發(fā)生了故障，那么液壓油也很難順利實現(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)有防爆啟動模式，這種模式應(yīng)當(dāng)屬于軟啟動的一種類型。皮帶機如果處于空載啟動的狀態(tài)，那么整個裝置就可以實現(xiàn)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。由此可見，對于皮帶機加裝變頻器的措施有利于減少沖擊，對于整個裝置的運行年限也進行了適當(dāng)?shù)难娱L。然而在具體操作時，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)能的煤礦皮帶機改造方式，在此基礎(chǔ)上也獲得了更高的節(jié)能實效性。然而從整體角度來講，與煤礦皮帶機密切相關(guān)的節(jié)能措施并沒有實現(xiàn)完善，對此需要從全面的角度入手加以改進。面對可持續(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?，確保運用新型的技術(shù)模式。從現(xiàn)狀來看，運用變頻器來實現(xiàn)皮帶機節(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

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

（2）確保散熱性能的實現(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，煤礦皮帶機必須符合現(xiàn)行的技術(shù)指標，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，確保及時疏散皮帶機散發(fā)的熱能。

（3）提高電磁兼容性

經(jīng)過較長時間的井下運行，煤礦變頻器與皮帶機都很可能遭到高次諧波、電磁輻射或者電壓波動的干擾[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，變頻器將會給周邊環(huán)境帶來干擾，這種干擾集中表現(xiàn)為煤炭運輸速度的減慢或者設(shè)備故障的現(xiàn)象等。由此可見，針對井下運行的皮帶機變頻器有必要增強抗干擾性，對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

面對信息化與自動化的新形勢，煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域更多運用了變頻節(jié)能的模式。相比與傳統(tǒng)模式而言，變頻節(jié)能運用于煤礦皮帶機的方式有利于確保節(jié)能效益，這種措施符合了新時期的節(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)變認識，真正意識到變頻器節(jié)能對于改造煤礦生產(chǎn)的價值所在，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)模式并沒有真正實現(xiàn)完善，對此仍然有待加以改進。未來在實踐中，企業(yè)及其技術(shù)人員還需要歸納經(jīng)驗，在此前提下服務(wù)于煤礦變頻節(jié)能的整體實效提高。

[1]李建波.淺談煤礦設(shè)備皮帶機變頻器的節(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變頻器節(jié)能分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2016（26）:10-11.

[3]胡晨飛.關(guān)于煤礦皮帶機變頻器節(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)備皮帶機變頻器的節(jié)能問題[J].科技與企業(yè)，2014（17）:332.

[5]高雁敏.對煤礦皮帶機變頻器節(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.對煤礦皮帶機變頻器節(jié)能的探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（33）:95.

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

[9]曾維昌.淺析變頻拖動技術(shù)在煤礦皮帶輸送機上的應(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)計及應(yīng)用工作。