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變頻器在煤礦皮帶機上的應用 

      在煤礦正常生產(chǎn)中，電能消耗很大，電費在運行成本中占很大的比重。其中通風、提升、排水、壓氣、運輸?shù)仍O備的電能消耗占2/3以上，有很大一部分電能被白白浪費掉。因為在設計時電氣設備都留有裕量，但是在實際運行中很少能達到固定的負荷。此外，為了在固定的工況點運行，采用固定的調(diào)節(jié)措施來維持正常運行，例如串電阻調(diào)節(jié)電流等，很大部分電能就被調(diào)節(jié)器浪費掉。煤礦運輸設備是煤礦正常生產(chǎn)的前提，而運輸設備的核心是皮帶機。由于煤的密度的不均勻性，使皮帶機上的負荷也不均勻。若長時間處在欠載狀態(tài)導致無功功率增加，則會導致電機發(fā)熱嚴重，產(chǎn)生較大的諧波，影響其他電器設備的運行。由于傳統(tǒng)的皮帶機電機在調(diào)速時多采用串電阻調(diào)速，導致在電阻上損耗了大部分電能，而且還不能實現(xiàn)無級調(diào)速，所以在現(xiàn)代化礦井中進行了改造，通過變頻器實現(xiàn)對電機的控制，這也有利于自動化的實現(xiàn)。

   三電平電路原理圖

       變頻器具有很多作用，把它應用于煤礦皮帶機上，不僅可使皮帶機更易操控，而且有助于皮帶機實現(xiàn)節(jié)能降耗，符合煤礦皮帶機的現(xiàn)代化發(fā)展要求。為使變頻器在煤礦皮帶機上得到更好的推廣與應用，文章將圍繞該方面展開分析，希望能夠給相關人士提供重要的參考價值。
        一、變頻器內(nèi)容分析
        技術的發(fā)明與進步，實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動控制，當前，變頻器的使用較普遍，在煤炭生產(chǎn)中也已經(jīng)使用了性能更加穩(wěn)定的變頻器，變頻器主要是通過對微電子技術和變頻技術的整合，合理調(diào)節(jié)電機工作電源頻率，使交流電動機電力得到有效控制的新型應用設備，以此全面調(diào)節(jié)作業(yè)速度，控制作業(yè)流程，使煤炭產(chǎn)量更加穩(wěn)定。變頻器的工作原理并不復雜，主要是增加了調(diào)節(jié)功能，其部件構成主要是整流、濾波、逆變、驅(qū)動部件、制動部件、檢測部件及微處理部件等，不同的部件有不同的功能作用，滿足變頻需要。其工作原理主要是通過改變電源頻率大小，科學有效調(diào)節(jié)電源電壓，使電壓更能滿足實際生產(chǎn)需要，為實際操作提供更加穩(wěn)定安全的電源電壓，對電源做好自動監(jiān)測，對過載、過流，過壓，過熱進行良好保護，體現(xiàn)保護功能，最終實現(xiàn)調(diào)速和節(jié)能的根本目標。變頻器有多種形式，根據(jù)直流電源性質(zhì)一般有電流型變頻器和電壓型變頻器兩種，兩種變頻器的功能不一致，需要根據(jù)實際情況選擇使用，發(fā)揮變頻器主體功能。電流型變頻器能夠有效保證電流穩(wěn)定，通過中間直流環(huán)節(jié)做到設備儲能，時刻調(diào)節(jié)電壓大小，有效扼制電流起伏變化，使電壓數(shù)值更加接近正弦波，這種變頻器主要是在負載電流變化大的工作場所選用，能夠發(fā)揮其最大功效；電壓型變頻器在中間直流環(huán)節(jié)使用大電容作為儲能環(huán)節(jié)，使負載無功功率得到有效的緩解，使通過的電壓更加穩(wěn)定，確保傳輸設備安全，這種變頻在負載電壓變化較大的場所應用較多，能夠發(fā)揮其最大功效，確保設備運行安全。

        二、變頻器的主要作用
        （一）軟起動和軟停車
        利用變頻器對皮帶機驅(qū)動，可以通過電機的慢速啟動，帶動皮帶機緩慢啟動，將皮帶內(nèi)部存儲的能量慢慢釋放，使皮帶機啟動過程中形成的張力很小，對皮帶幾乎不造成危害；停車時的減速度任意可調(diào)，這樣可將皮帶機停車時產(chǎn)生的沖擊減少至最小。
        （二）降低帶強
        采用變頻器驅(qū)動后，由于變頻器的啟動時間可調(diào)皮帶機的啟動時間延長，大大降低了對皮帶帶強的要求。
        （三）功率平衡
        煤礦皮帶機系統(tǒng)多為雙滾筒驅(qū)動或多滾筒驅(qū)動，一般是采用一拖一控制，當采用多電機驅(qū)動時，采用主從控制，實現(xiàn)功率平衡，保證電機同步性能。
        （四）降低設備的維護量
        變頻器是一種電子器件的集成，它將機械設備的壽命轉(zhuǎn)化為電子的壽命，降低了設備的維護量。

在實際應用過程中，由于降低了起動沖擊，皮帶機機械系統(tǒng)的設備損耗也隨之降低，減少了皮帶機機械部分的檢修量，尤其是托輥及滾筒的壽命成幾倍地延長。
        （五）節(jié)能
        通常情況下，煤礦用電機設計裕量大，大部分時間不能滿載運行，當輕載或者空載時，常常造成不必要的電能損失。采用變頻器驅(qū)動后，變頻器可以根據(jù)負載輕重自動調(diào)節(jié)皮帶速度。而且采用變頻器驅(qū)動后，電機與減速器之間是直接硬聯(lián)系，減少了液力禍合器環(huán)節(jié)，傳遞效率得到了很大的提高。此外，由于煤礦通常離變電站距離較遠，不同時段電壓波動較大，利用變頻器的自動穩(wěn)壓功能，可以達到節(jié)能的效果。
        三、變頻器在煤礦皮帶機上的應用方案

（一）系統(tǒng)應用
       系統(tǒng)應用效果體現(xiàn)在兩個方面：一是能夠減少能源消耗。對于一些生產(chǎn)區(qū)段煤炭數(shù)量少的情況，其整體傳輸數(shù)量不大，那么，就可以根據(jù)煤炭傳送數(shù)量對速度進行調(diào)節(jié)，使數(shù)量與速度相符，既節(jié)省了成本，同時也減少了消耗，降低了皮帶機運行磨損率；二是提高生產(chǎn)能力。針對大量煤炭生產(chǎn)，需要提高傳送速度才能保證任務完成，此時，需要通過速度調(diào)節(jié)，全面發(fā)揮皮帶機運輸能力，確保煤炭輸送量處于滿負荷狀態(tài)，通過全速運行進一步提高皮帶機速度，保證了煤炭生產(chǎn)任務如期完成。

        （二）系統(tǒng)結構
        高壓變頻器全面在煤礦皮帶機上的應用，大大改變了傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，其系統(tǒng)更新與改良后明顯優(yōu)于現(xiàn)有運行模式。為了進一步減少改良成本，需要合理計算與設計，確保在充分發(fā)揮高壓變頻器的基礎上，達到節(jié)省投入的目的，所以說，進行應用與改造方案設計，其基本原則是堅持成本節(jié)約，充分保證發(fā)揮原有功能基礎上，避免出現(xiàn)影響皮帶機電氣性能、運輸能力的問題，設計安裝時，要根據(jù)生產(chǎn)能力解決好技術問題，對現(xiàn)場調(diào)研是重點，需要綜合考慮煤礦現(xiàn)場工況、變頻器性能、工作運轉(zhuǎn)水平等實際條件做好現(xiàn)場改良。運行方式可以根據(jù)生產(chǎn)量做出正確的選擇，可以是“雙驅(qū)”或“多驅(qū)”的設計，不同的生產(chǎn)總量與性能和模式有直接關聯(lián)。“雙驅(qū)”就是兩臺變頻器，一主一從，從機跟隨主機，確保電機在原有基礎上改良生產(chǎn)狀況；“多驅(qū)”主要是指多臺變頻器，一主多從，從機跟隨主機，實現(xiàn)功率平衡，提高原有運行功率。為了保證自由調(diào)節(jié)，可以根據(jù)現(xiàn)場工況，主從之間可通過電控箱PLC實現(xiàn)自由切換，通過科學有效的變頻調(diào)節(jié)，達到連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)傳輸?shù)母灸繕耍浞纸档蜕a(chǎn)能耗。

        （三）系統(tǒng)功能
        整個系統(tǒng)運行效率較高，其功能強大，主要表現(xiàn)在幾個方面。一是能真正實現(xiàn)皮帶機軟啟動。全面的應用高壓變頻器，能夠大大改良現(xiàn)有煤礦皮帶機功能，在皮帶機驅(qū)動電機時，高壓變頻器可以實現(xiàn)變頻控制，確保電機低頻大轉(zhuǎn)矩啟動，使皮帶機控制系統(tǒng)能夠達到軟啟動的目的，有效解決了啟動問題并延長了電機壽命。二是能實現(xiàn)多電機驅(qū)動功率平衡輸出。通常指的是“一拖二”運行模式，通過對兩個電機的有效控制，使兩臺電機電流、功率、力矩達到相同的數(shù)值，形成均衡的功率輸出。三是能降低皮帶機帶強。變頻器啟動能在1s～999s內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，實際作業(yè)時多設置在30s～200s范圍內(nèi)，能夠降低皮帶機在啟動過程中對整個機械設備的沖擊，降低故障率和維護量，減少皮帶機帶強，更好地維護設備，降低皮帶機全年的維護量。四是能實現(xiàn)節(jié)能降耗。根據(jù)煤倉煤量對變頻器輸出頻率調(diào)節(jié)，避免電動機功率浪費。

現(xiàn)場調(diào)試參數(shù)表:

      某煤礦北四盤區(qū)是下運皮帶，使用的是三行公司1000KW四象限變頻器，三用一備共四驅(qū)，現(xiàn)場通過CAN通訊進行一主二從控制，實現(xiàn)主從功率平衡，從調(diào)試完成后，北四盤區(qū)整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，大大提高了生產(chǎn)效率。

結論：
        簡而言之，變頻器在煤礦皮帶機上的應用，使皮帶機功率顯著提升，節(jié)能效果明顯，皮帶機整體運行的可靠性、安全性大幅提升，在國家大力提倡節(jié)能減排、倡導綠色生產(chǎn)的今天，皮帶機電控系統(tǒng)技改對社會發(fā)展有著良好的促進意義