浅谈变频调速技术在煤矿运输系统中的节能应用

王朝福

摘 要：随着煤炭行业外部和内部市场的竞争，煤矿增产增收、节能降耗，已提升到重要日程，文章通过变频调速技术在井下运输系统中的使用效果分析，节能效果，设备改造简便易行，具有一定的推广应用价值。

关键词：变频；节能；煤矿；运输系统

1 前言

变频器是把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置。该设备工作原理是把三相或单相交流电变换为直流电（DC），然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）的电气设备，通过改变输出频率与电压，同时改变了电机运行曲线，使电机运行曲线平行下移，因此变频调速技术可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，变频器已在我矿井下+1100大巷主运输系统上安装使用，试运行90余天，经过现场安装电能计量表计量和电流值测量，变频开关在运输系统中已势在必行，迫切需利用变频调速技术解决高耗能低效率和“大马拉小车”不经济的选型与设计。

2 概述

我矿是贵州控股公司下属分公司矿井，是西南地区煤炭生产的的基地，矿井鉴定为煤与瓦斯突出矿井，于2012年5月份，对+1400大巷进行技术改造，将原有的12T蓄电池电机车，改造为现使用的12台DTL100/50型固定胶带输送机，安装长度为2480米，供电电压等级均为1140V，该运输设备选用55KW、30KW两种规格电动机，共用20台电机，采用一拖一或二拖一方式运行。结合控股公司节能减排要求，股份公司引进新设备、新技术。

通过电气专业组对所采购的矿用隔爆兼本质安全型交流变频器安全性能进行前检查，该有“产品合格证、煤矿矿用产品安全标志”和安全性能检查，符合煤矿安全规定要求。于2013年8月，安装在我区井下主运输系统11号皮带机上进行试点，12号选用普通开关运行和11号安装变频运行，现场实际调速，该系统运行频率在42Hz时，满足矿井运输能力，即为最佳节能频率值。

3 安装基本参数

变频器开关安装在11号胶带输送机上，作为本台设备的启动开关，并在变频器开的电源侧，安装一台三相电子式电能表作为11号胶带输送机的电度计量，同时，在12号胶带输送机启动开关的电源侧同样安装一台三相电子式电能表进行计量，即安装数据和设备参数如下：

3.1 皮带機安装数据：12号皮带机（普通开关）安装长度54米，电机功率30KW；11#皮带机（变频开关）安装长度40米，电机功率30KW。

3.2 矿用隔爆兼本质安全型交流变频器参数：型号为BPJ1-75/660，输入电压660V，输入电流85A，输出电压0～660V，输入电流0～85A，频率范围10～50Hz，具有1140V降压为660V供电技术，防爆标志为Exd[ib]I，数量一台。

3.3 三相电子式电能表参数：型号为DBB-200/1140（660）DBB-400/1140（660），额定电压1140（660）V，额定电流200或400A，即电流互感器容量与额定电流值相等，数量两台。

4 运行数据统计

为便于统计数据，按倍率进行换算，则倍率=电流互感器比值×电压互感器比值。

5 现场测试

选用卡流表到现场测试，通过对工频重载、空载和变频重载、空载测量，数据如下：

6 电量分析

根据+1100运输系统大巷，11#和12#皮带机安装基本参数，则12号安装长度较11号安装长度多14米，考虑安装数据不是相同长度，应将两台皮带安装长度换算为同一工况点，即同等同一厂家设备、同等电动机功率、同一安装长度，则12号皮带多电量32.5%，根据表（1）和（2）数据得出：

6.1 12#皮带机（普通开关）：（119.5-117.2）×912=2097.6度。

12#皮带机实际用电量为2097.6-1050×32.5%=1756.35度。

6.2 11#皮带机变频器开关：（15.1-12.3）×375=1050度。

根据上述电量计算，得出节能为：（12#皮带机-11#皮带机）/12#皮带机，即=（1756.35-1050）/1756.35=0.4，则节约电度40%。

6.3 同一载货运行时，11号工频-11号变频=（11.2-8.8）/11.2=0.214，则节约电度21.4%。

综合上述结论，以42Hz、30KW电机为例，即购买一台矿用隔爆兼本质安全型交流变频器投入12万元，年节约资金为：工作18小时/天×365天×30×40%×0.53度/元=4.3万元，3年不到收回成本。

7 结论

7.1 节能效果，在21.4～40%，大功能的负载节能效果更为明显。

7.2 优化供电设计，实现高电压变低电压的变频供电新技术，解决矿井供电电压等级过多，设备安装繁琐等安全管理问题。

7.3 变频调速技术，有效解决矿井设计初期，大马拉小车的不经济运行方式。

7.4 启动实现软启动，对电气设备的使用寿命延长，维护检修工作量一定程度降低。

参考文献

[1]《计划用电》，用电管理培训教材，水利电力出版社，1983年7月第一版.

[2]《矿山电工学》高等学校教学用书（采掘工程专业），煤炭工业出版社，1984年12月第一版.

[3]《煤矿电工手册》煤炭工业出版出版社，1987年11月第一版.

[4]《煤矿安全规程》中国法制出版出版社，2011年11月第一版，书号ISBN 978-7-5093-2627-5.