摘要：把變頻器運用到帶式輸送機運行系統(tǒng)中，不但可以使其對機械、電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊減輕，而且能夠通過變頻調(diào)速、恒轉(zhuǎn)矩啟動來減輕膠帶啟動和停止時候的運輸負擔(dān)，同時膠帶正常運轉(zhuǎn)時能夠按照實際需求來自動對頻率和運轉(zhuǎn)速度進行調(diào)節(jié)，節(jié)能效果較好。

關(guān)鍵詞：變頻器；帶式輸送機；問題；節(jié)能；效果

現(xiàn)在，我國變頻器在煤礦井下大功率電氣中應(yīng)用不多，但是隨著礦井和井下工作面的不斷發(fā)展，大功率電氣設(shè)備將會被越來越多的應(yīng)用，特別是節(jié)能好、運距長和運量大的電氣設(shè)備，因此，充分確保大功率電氣設(shè)備運行勢在必行。本文主要研究了煤礦井下主煤流膠帶運輸系統(tǒng)加裝變頻器設(shè)備，其優(yōu)勢較為顯著，既實現(xiàn)了經(jīng)濟和社會效益雙贏，同時也使系統(tǒng)所受的機械和電網(wǎng)沖擊減小，所以，值得在其他領(lǐng)域和系統(tǒng)中進行推廣應(yīng)用。

一、當(dāng)前煤礦井下帶式輸送機所遇問題

軟啟動開關(guān)和電機與減速機中間加設(shè)液力耦合器是現(xiàn)在煤礦井下帶式輸送機的兩種啟動方式，前者可以把啟動電流控制在電動機額定電流的三至四倍，但是由于礦井規(guī)模擴大，軟啟動的方式已經(jīng)落伍，而且這兩種的啟動方式都不能實現(xiàn)設(shè)備的軟啟動和軟停止。在硬啟動和停止時，不但膠帶機的電機驅(qū)動部分會受到?jīng)_擊，且電機機械部分也會受到?jīng)_擊。受到膠帶儲存的能量釋放出來緣故，使得膠帶承受不住過大的張力而被撕裂或者是撕斷，基于此，煤礦井下帶式輸送機中引入了變頻調(diào)速。

二、變頻調(diào)速器優(yōu)勢

第一，運行方式對電網(wǎng)影響不大。啟動時間長了，電流變?yōu)轭~定電流的1.2至1.5倍，轉(zhuǎn)矩變?yōu)轭~定轉(zhuǎn)矩的70%-120%，能夠帶全負荷啟動，電流的減小使得對電網(wǎng)電壓波動也減小。

第二，完成了恒轉(zhuǎn)矩啟動。機械和電機驅(qū)動部分的沖擊減少，膠帶啟動平穩(wěn)，防止了膠帶張力劇變，使膠帶使用期限延長。

第三，對膠帶強度要求降低。引入變頻器的帶式輸送機能夠?qū)ζ鋯訒r間進行調(diào)整，對膠帶要求沒之前高。

第四，電控系統(tǒng)多種操作方式并行。該系統(tǒng)功能較多，自動、半自動、變頻切換、手動控制、就近操作和遠距離操作等。

第五，控制系統(tǒng)配置高。該系統(tǒng)控制是通過S7-300可編程控制器，同時配以CP343-1型以太網(wǎng)模塊，配置了測控組態(tài)軟件，界面人性化，能夠完成數(shù)據(jù)的實時顯示。另外，可編程控制器預(yù)留的I/O余量大于15%，而且配備以太網(wǎng)。

第六，有良好的保護功能以及檢測系統(tǒng)。如果有故障或是停車，系統(tǒng)能夠自動顯示故障位置和類型，方便查找和維修。

三、變頻器應(yīng)用和節(jié)能原理分析

（一）應(yīng)用

某礦初期設(shè)計生產(chǎn)能力為250萬t/a，服務(wù)50年。該礦東翼膠帶大巷裝了一部膠帶機，運輸能力為1200t/h，運距為1800米，巷道上山傾角平均3°；西翼也安裝了一部膠帶機，運輸能力為1200t/h，運距為900米；這兩部膠帶機的變頻軟啟動器型號都是QJR1-250 /1140BP，具體參數(shù)：輸入電壓1140（660）VAC；輸入頻率50HZ；輸出頻率范圍0-60HZ，其外形是雙開門，大于280kw，冷卻通過水冷加風(fēng)扇。具體見圖1。

（二）原理

第一，工作原理。變頻器采用的是交-直-交的電路方式，通過電力半導(dǎo)體器件通斷作用，然后把工頻交流電利用整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，最后再把直流電轉(zhuǎn)換成交流電給電動機，此時的交流電頻率和電壓都可控，進而完成電機變頻調(diào)速。具體見圖2。

第二，節(jié)能原理。（1）變頻節(jié)能。考慮生產(chǎn)的可靠性，機械設(shè)計配用動力驅(qū)動之初留有富余量。電機滿負荷下不能運行，而滿足動力驅(qū)動要求外的多余力矩使得有功功率消耗增加， 就會導(dǎo)致浪費電能，如果壓力偏高，可以使電機運行速度降低，確保恒壓且節(jié)能。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速由N1變至N2時，電機軸功率P變化如公式所示：P2/P1 = （ N2 /N1）3，通過公式可知，電機轉(zhuǎn)速降低節(jié)能效果呈立方級變化。（2）動態(tài)調(diào)整節(jié)能。對負載變動適應(yīng)，提供最大效率電壓，在變頻調(diào)速軟件上設(shè)有每秒5000千的測控輸出功能，確保電機輸出高效率運行。（3）變頻自身的V /F節(jié)電。當(dāng)電機輸出力矩一定時，能夠調(diào)節(jié)V /F曲線，使輸出力矩減少，輸入電流降低，以此節(jié)能。（4）自帶軟啟動節(jié)能。當(dāng)電機全壓啟動，會從電網(wǎng)吸收大量電機額定電流，這不僅浪費電流，而且也損害電網(wǎng)的電壓波動，線損和變損都增加；但是采用軟啟動就可以避免上述情況發(fā)生。（5）提高功率因數(shù)節(jié)能。電動機由于定子和轉(zhuǎn)子繞組通過電磁作用產(chǎn)生力矩，繞組具有感抗作用，阻抗為感性，電機運轉(zhuǎn)時吸收較多無功功率，使得功率因數(shù)很低，而變頻節(jié)能調(diào)速器的應(yīng)用可以令其性能變?yōu)锳C—DC—AC，經(jīng)過整流濾波負載發(fā)生特性的改變。變頻調(diào)速器對電網(wǎng)阻抗特性呈阻性，因此，使得功率因素較高，無功損耗減少。

四、運行效果

第一，節(jié)能。雖然液力耦合器前期投資少，但是變頻調(diào)速整體優(yōu)勢要大于液力耦合器，節(jié)能方面，膠帶總電機功率為1420KW，應(yīng)用變頻器后效果良好，之前月均用電量318790kWh，之后月均用電量261510kWh，對應(yīng)節(jié)約電費34367元，全年節(jié)約電費41.24萬元。

第二，膠帶的使用壽命得到延長，能延長兩年，大概節(jié)約16萬元。

五、結(jié)語

當(dāng)前煤礦規(guī)模不斷擴大，大功率、高效能的電氣設(shè)備也逐漸增多，變頻器應(yīng)運而生，而且應(yīng)用越來越廣泛，其不但具有電制動、正反轉(zhuǎn)切換、大負載啟動、節(jié)能效果較好等優(yōu)點，而且易控制、無電力污染、功能可調(diào)，值得在其它工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

作者簡介：常旭（1992.10—），男，漢，籍貫：河南.鞏義，畢業(yè)于河南理工大學(xué)，本科。endprint