高压变频器在煤矿皮带机上的运用

2018-02-28黄龙军

电子技术与软件工程 2018年13期

关键词：煤矿

黄龙军

摘要高压变频器不但可以对煤矿皮带机进行平滑调速，同时也能有效提升皮带运行的稳定性与经济性。将高压变频器应用到煤矿皮带机上，可以起到非常好的效果，让煤矿运输更为便捷，大大提高煤矿的开采效率，而且能降低皮带机的能耗。

【关键词】高压变频器煤矿皮帶机

在煤矿开采中，皮带机有着非常重要的作用，现在大多数的煤矿斜井提升时都会用到皮带来输送，所以，可以毫不夸张地说皮带机工作效率与运输能力决定了煤矿开采的数量与效益。但是目前很多煤矿皮带传输系统仍然使用过去那种调级方式，也就是串级调速。这样的调速形式尽管基本上可以达到调速需求，然而有着可靠性差、耗能高、功劳因数地等缺点，难以让皮带经济效益实现最大化。而面对节能减排、绿色环保的发展要求，这样的调速模式很明显难以跟上时代发展要求，需要进行革新。使用高压变频控制技术有着非常突出的优势，可以实现规模化生产，不但可以保证煤矿皮带机实现无极平滑调速，同时也能提升皮带机运行效益。

1 高压变频器在矿井提升中的应用

对于地下煤矿而言，矿井提升机是必不可少的运输设备，其主要是运用某些装备沿着井筒将矿下的废石、材料、设备、人员等进行运输。矿井提升可以说是地下煤矿生产中的关键部分，不管是何种提升机，都对电气传动要求很高，主要是由于电气系统优劣程度、可靠与否，直接决定了矿山的生产效率与生产稳定性。对于矿井提升机方面的电气系统，需要具备良好的调速功能、精度高、相应速度快、可以准确制定并定位、可靠性好、能快速正反转运行等。现在，矿井提升机所用到的电气传动系统包括直流传动系统、交流电气传统系统。直流传统系统工作效率低下，维修过程复杂;交流电气传动系统虽然设备结构简单，但是其调速性能不高，工作效率低，而且电动机转子内阻会消耗大量电能，可靠性不高。随着电力技术的迅猛发展以及变频技术更加趋于成熟，高压变频调速器开始应用到提升绞车中，并且表现出优异的性能。其优势主要有以下几个方面：

1.1 控制精确度高

一般的变频器都会使用磁通矢量进行控制，从而让交流电机调速功能和直流电机相差无几，而且其控制精确度也会更高。

1.2 工作可靠性高

变频器大多数都要使用电子器件，其使用时间长，而且保护功能非常完善，当用其对提升绞车进行控制时，有着非常好的可靠性，运行很稳定。

1.3 无需维护

使用高压变频器进行工作，基本上不需要进行太多的维护，这样就能大大节省维护成本，降低维护人员的工作量。

1.4 调速范围广，运行稳定

高压变频器有很广的调速范围，而且可以进行无级调速，在低速状态下运行稳定性很好。

1.5 能耗小

高压变频器进行调速时，属于转差功率不变模式，在调速当中，可以显著降低能耗，起到节能效果。具体表现为以下两个方面：一是在提升状态下节能。提升绞车在上升过程中，电机一直在电动状态下运行，因为提升绞车处在恒转矩负载状态，它的转速能够降低多少，就可以起到多大的节能效果;二是下放状态下的节能。提升绞车在下放过程中，电机工作状态为发电状态，这时会把势能转化成电能，假如变频器所用的为能量回馈变频器，变频器就会将电能返回到电网中。

2 高压变频器在带式输送机中的运用

现在，高压变频器一般都运用在带式输送机中。皮带因为具有弹性，所以不论是在静止或者是运行状态下都存储着很多能量。当皮带机工作时，假如没有设置软启动装置，那么皮带中的能量会快速释放出来，形成张立波并沿着皮带传送出去。当张力波过大时，就会导致皮带断带。所以带式输送机一定要增加软启动装置。但是现在煤矿所用的软启动装置一般都是液力耦合器，虽然可以解决皮带软启动所带来的部分问题，但是依然存在着诸多缺陷。而将高压变频器运用到带式输送机中：

（1）可以真正让带式输送机实现软启动，而不会存在负面作用，皮带不会用任何的波动

（2）可以保证皮带机在多电机驱动下，依然可以保证功率平衡;

（3）可以有效降低皮带的带强，让设备初期不需要投入大量的资金。

3 高压变频器在主扇风机中的运用

在地下煤矿开采过程中，主扇风机有着非常重要的作用，而且当开采深度不断延伸时，巷道也会延长，这时风量不会变化，但是煤矿下所需的风压值却在一直上升，所以风机所需功率也会增加。按照反风以及后期开采过程来判断主扇风机以及电动机功率时，其值会比长期工作时的正常功率要大得多，有着下述几个方面的问题：

（1）电能浪费现象严重。大型的煤矿开采年限一般都为几十年，从最初投产到井田趋于稳定运行一般需要十年的时间，所以主扇风机在设计时会有很大的余量，这样主扇风机在很长一段时间内都会处于轻负载运行状态，能源有所浪费;

（2）启动困难，存在着很明显的机械损伤。主扇风机一般都是直接启动，耗时长且开机电流也大，这对电机绝缘功能存在着很大的威胁，而且严重时还会烧毁电机;

（3）自动化水平低。主扇风机依然要靠人工来调节挡板，而且风量也无法实现自动实时调节，自动化水平不高。当出现短路等故障时，会对矿井生产运行产生非常大的影响。

将高压变频器运用到主扇风机中，可以有效提升矿井的安全性，降低生产成本，同时也能提高煤矿的自动化能力，其意义非常重大。

（1）高压变频器对电网几乎是完全无害的，因为变频器在改造以后，风机能够进行变频软启动，从而可以防止启动电流变化为对电网等设备造成冲击，有效增加电气设备的使用寿命;

（2）根据需求来调节风量大小，可以避免浪费。使用高压变频器以后，风机送风量可以无需风门进行调节，而是通过变频器进行变频调节，按照生产所需调节风量大小，降低了能源浪费。

4 结论