煤矿主皮带运输系统中变频调速的应用

＊李晓晋

（山西汾西中兴煤业有限责任公司 山西 030500）

变频调速技术，具体来说便是优化交流电电动机，使得调速的目标得以实现。变频调速有一定的环保性，不会消耗大量的能源资源，且调速较为简单，故障发生率低。所以，该项的技术的应用，在煤矿主皮带运输系统中有着广泛的应用。煤矿企业针对不同的生产环节，都会使用相应功率的电动机，其类型包括提升机、各类型运输机、掘进设备和采煤设备等。其中，提升机对于变频调速的应用十分关键，是保障运输过程的关键原件。现在，因为科技力量的进步，变频调速技术更加成熟，所以起到的价值作用更加突出。

1.煤矿主皮带运输系统

煤矿主皮带运输系统，具体来说便是利用皮带的无极运动对物料进行运输的一种机械设备。皮带运输系统的优势为，具有很长的运输距离且运输能力比较强，无较大的工作阻力，安全便捷，也不需要耗费大量的电能资源[1]。但是，在煤矿中对其应用时有明确的规定，如应用在倾斜巷道中，有着严格的要求，例如：向上运输时，倾角不能超过18°，一旦大于18°时，货物下滑的情况会比较严重，甚至无法运输货物。主皮带运输系统的驱动装置主要由电机、液力耦合器、减速器、联轴器等组成。液力耦合器会将动力源（通常是发动机或电机）与工作机有效连接，之后利用液体动量矩的变化传递力矩的液力传动装置。结构简图如图1所示。但随着技术的提升，发现了液力耦合器的缺点和不足，需要进行改造。现在，应用变频调节，使得液力耦合器存在的不足得以改善，不但节约了能源资源，还提升了工作效率，帮助企业增加经济收益[2]。

图1 液力耦合器结构简图

2.变频调节技术原理以及优势分析

如果变频调速并没有太大的数据变化，那么电动机当中的转速与电源功率变数属于正比关系。在该过程当中，如对电动机电源频率进行均匀改变，便可以使电动机平稳运行的效果实现。变频调速，需要借助零件转化固定的电流频率，使其成为可以进行调节的电流装置。在大部分煤矿运输系统中，都会对电气传动系统进行配置。该系统会利用切换电机转子形式，实现调速的目标。其中，调速的方法并不困难，但是不能满足最佳的调速性能效果，还会对大量的电能资源进行消耗，所以电机转阻电子不能将能源的价值充分发挥出来。变速调速属于一种无极调速，并没有十分繁杂的操作，能使系统的运行非常稳定并保障安全，也不会对大量的电能进行消耗，在对资源能源进行节约的基础之上，有利于企业实现环保的目标。在启动时，只有较小的电流产生，也不会过多的影响电动机，进而使电机设备得到良好保护。因此，变频调速在目前的煤矿主皮带运输系统当中，有着广泛的应用，也是未来的发展趋势。

3.变频调速以及液力耦合器对比分析

煤矿主皮带运输系统与其他运输设备相比较，皮带自身具有弹性，无论处于哪种状态下，都有相应的能力产生。在运行主皮带运输系统时，如果强硬启动，便会瞬间拉长皮带，以至于张力对机械产生损伤，引发皮带变形以及断裂现象。因此，在规定中明确提出，在启动主皮带运输系统时，一定要对软启动进行配置。经过大量的研究证明，在大部分主皮带运输系统中，对于软启动设备的配置，采用的都是液力耦合剂，尽管该项装置可以对主皮带的稳定运行给予保障，但与变频调速相比较存在的不足还有很多[3]。

(1)启动性能比较

在启动主皮带运输系统时，会有相应的电流出现，因此有电能负荷，这便会影响机械设备。如影响的时间比较长，还会引发电动机故障，使其发生损坏。应用液力耦合器，能够使热启动速度降低，但不能使电流变化有所改变。在对电流启动时，电流为规定的5倍，一旦瞬间启动，便会快速提升电动机内部的热应力，使电动机械发生严重损伤。此外，瞬间增大电流，还会对电压造成很大影响，其他设备也无法正常运行。借助变频调速，可以将这些问题有效减少，在保证稳定运行电动机的过程中，对启动功率开启控制，不仅不会造成不利影响，还会使用电配额降低[4]。

(2)调节控制以及运行状态比较

液力耦合器会有较长的指令响应时间，且没有非常高的调速精度，所以动态调节无法实现，但是变频调速可以使动态调节更加精准的完成，结合具体的要求，实现可控调节速度的目标。液力耦合剂并没有非常复杂的结构，只是不能对管理效果给予保障，在长期使用之后，最常见的问题便是温度过高，所以后期有较高的维护频率，一旦在运行时有问题产生，便需要将运行即刻停止，因此会对生产效率产生不良影响。变频调节运行十分稳定，维修量较少，对于生产环境也没有太高的要求。

(3)节能效果比较

变频调节有着理想的节能性，这是因为在使用设备时，输出功率并不会对其产生影响，即使在较低的输出功率环境下，也可以有非常高的工作效率。但是液力耦合器在工作时会依照电动机转速开展工作内容，如果降低转动机转速，便会减少工作效率。所以经过对比分析发现，变频调速可以对大量的能源资源进行节约，帮助企业提升经济收益。

4.变频调速应用在煤矿主皮带运输系统中的措施分析

某煤矿针对主皮带变频系统进行了改造，如图2所示。

图2 主皮带变频系统改造

该煤矿应用变频调速系统，对6.6kV的变频器输出电压进行配置，该变频器与电动机有着700m左右的距离，本身额定电压为6kV。此外，在主皮带运输系统当中，会对1600kW功率的电动机进行安装，数量为三台，有两台属于同轴联结，另一台需要就近安装。同时，还会对相符合的PLC控制系统进行配置，应用“一拖一方”的形式开展运行工作。为了对变频器运行的稳定性给予保障，将其一致于电动机的速度，可使皮带的启动更加平稳。

在对变频调速应用之后发现该系技术的优势包括：其一，可以帮助企业对大量的资源能源进行节约，每一年都会节省大量的资金额度；其二，变频调节技术的运行稳定性非常强，无论是输出功率还是输入功率都十分稳定，为高精度驱动，且设备没有较大的体积，安装时也不复杂，配置较为简单，可对管理效率充分的保障；其三，针对电网波动有极强的适应性，即便在运行时降低电压，也能保证正常的工作运行[5]。

5.变频调速技术的发展趋势分析

结合当前的发展情况来看，电动机对于电能资源能源的浪费非常大，占总体的60%。不但不能节约资源能源，还会对煤炭行业的未来发展造成不利影响。其中，应用变频调节设备可以对电能进行节约，避免浪费问题，无论是新建设的项目还是对旧项目进行改造，应用变频调节设备起到的现实意义都非常突出[6]。

在应用电动机时，需要对电量、电机型号、负荷能力等众多层面综合考量，所以一般设计的电动机为低效运行状态，在这样的状态下电动机会对拖动系统的工作效率产生很大影响。但是，将变频调节设备应用在电动机当中，可将其分为节能、牵引以及工艺等类型，无论应用哪种类型，都能使节能效果充分提升。

6.结语

总之，变频调速技术的应用，有着广阔的应用前景，在当前工业生产中被逐步推广应用。煤炭企业中，对于大功率电机的应用次数会非常多，借助变频调节技术，有益于强化电动机的功能效率，减少对能源资源的消耗，且应用之后的维修次数也有所减少。现在，在变频技术有了更高的发展之后，因为技术有所创新和提升，将变频调节技术应用在煤炭企业，可充分利用其优势对工况点进行改善，有益于煤炭企业经济效益的提升，保障未来的发展和建设。