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變頻器在煤礦皮帶機(jī)上的應(yīng)用 

      在煤礦正常生產(chǎn)中，電能消耗很大，電費(fèi)在運(yùn)行成本中占很大的比重。其中通風(fēng)、提升、排水、壓氣、運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備的電能消耗占2/3以上，有很大一部分電能被白白浪費(fèi)掉。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)電氣設(shè)備都留有裕量，但是在實(shí)際運(yùn)行中很少能達(dá)到固定的負(fù)荷。此外，為了在固定的工況點(diǎn)運(yùn)行，采用固定的調(diào)節(jié)措施來維持正常運(yùn)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(fèi)掉。煤礦運(yùn)輸設(shè)備是煤礦正常生產(chǎn)的前提，而運(yùn)輸設(shè)備的核心是皮帶機(jī)。由于煤的密度的不均勻性，使皮帶機(jī)上的負(fù)荷也不均勻。若長時(shí)間處在欠載狀態(tài)導(dǎo)致無功功率增加，則會(huì)導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，產(chǎn)生較大的諧波，影響其他電器設(shè)備的運(yùn)行。由于傳統(tǒng)的皮帶機(jī)電機(jī)在調(diào)速時(shí)多采用串電阻調(diào)速，導(dǎo)致在電阻上損耗了大部分電能，而且還不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，所以在現(xiàn)代化礦井中進(jìn)行了改造，通過變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制，這也有利于自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。

   三電平電路原理圖

       變頻器具有很多作用，把它應(yīng)用于煤礦皮帶機(jī)上，不僅可使皮帶機(jī)更易操控，而且有助于皮帶機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，符合煤礦皮帶機(jī)的現(xiàn)代化發(fā)展要求。為使變頻器在煤礦皮帶機(jī)上得到更好的推廣與應(yīng)用，文章將圍繞該方面展開分析，希望能夠給相關(guān)人士提供重要的參考價(jià)值。
        一、變頻器內(nèi)容分析
        技術(shù)的發(fā)明與進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)控制，當(dāng)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(duì)微電子技術(shù)和變頻技術(shù)的整合，合理調(diào)節(jié)電機(jī)工作電源頻率，使交流電動(dòng)機(jī)電力得到有效控制的新型應(yīng)用設(shè)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(fù)雜，主要是增加了調(diào)節(jié)功能，其部件構(gòu)成主要是整流、濾波、逆變、驅(qū)動(dòng)部件、制動(dòng)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(xué)有效調(diào)節(jié)電源電壓，使電壓更能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，為實(shí)際操作提供更加穩(wěn)定安全的電源電壓，對(duì)電源做好自動(dòng)監(jiān)測，對(duì)過載、過流，過壓，過熱進(jìn)行良好保護(hù)，體現(xiàn)保護(hù)功能，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)速和節(jié)能的根本目標(biāo)。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(shí)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(shè)備儲(chǔ)能，時(shí)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(fù)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(chǔ)能環(huán)節(jié)，使負(fù)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(shè)備安全，這種變頻在負(fù)載電壓變化較大的場所應(yīng)用較多，能夠發(fā)揮其最大功效，確保設(shè)備運(yùn)行安全。

        二、變頻器的主要作用
        （一）軟起動(dòng)和軟停車
        利用變頻器對(duì)皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以通過電機(jī)的慢速啟動(dòng)，帶動(dòng)皮帶機(jī)緩慢啟動(dòng)，將皮帶內(nèi)部存儲(chǔ)的能量慢慢釋放，使皮帶機(jī)啟動(dòng)過程中形成的張力很小，對(duì)皮帶幾乎不造成危害；停車時(shí)的減速度任意可調(diào)，這樣可將皮帶機(jī)停車時(shí)產(chǎn)生的沖擊減少至最小。
        （二）降低帶強(qiáng)
        采用變頻器驅(qū)動(dòng)后，由于變頻器的啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)皮帶機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間延長，大大降低了對(duì)皮帶帶強(qiáng)的要求。
        （三）功率平衡
        煤礦皮帶機(jī)系統(tǒng)多為雙滾筒驅(qū)動(dòng)或多滾筒驅(qū)動(dòng)，一般是采用一拖一控制，當(dāng)采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，采用主從控制，實(shí)現(xiàn)功率平衡，保證電機(jī)同步性能。
        （四）降低設(shè)備的維護(hù)量
        變頻器是一種電子器件的集成，它將機(jī)械設(shè)備的壽命轉(zhuǎn)化為電子的壽命，降低了設(shè)備的維護(hù)量。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于降低了起動(dòng)沖擊，皮帶機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)備損耗也隨之降低，減少了皮帶機(jī)機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)裕量大，大部分時(shí)間不能滿載運(yùn)行，當(dāng)輕載或者空載時(shí)，常常造成不必要的電能損失。采用變頻器驅(qū)動(dòng)后，變頻器可以根據(jù)負(fù)載輕重自動(dòng)調(diào)節(jié)皮帶速度。而且采用變頻器驅(qū)動(dòng)后，電機(jī)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(yuǎn)，不同時(shí)段電壓波動(dòng)較大，利用變頻器的自動(dòng)穩(wěn)壓功能，可以達(dá)到節(jié)能的效果。
        三、變頻器在煤礦皮帶機(jī)上的應(yīng)用方案

（一）系統(tǒng)應(yīng)用
       系統(tǒng)應(yīng)用效果體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是能夠減少能源消耗。對(duì)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(duì)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使數(shù)量與速度相符，既節(jié)省了成本，同時(shí)也減少了消耗，降低了皮帶機(jī)運(yùn)行磨損率；二是提高生產(chǎn)能力。針對(duì)大量煤炭生產(chǎn)，需要提高傳送速度才能保證任務(wù)完成，此時(shí)，需要通過速度調(diào)節(jié)，全面發(fā)揮皮帶機(jī)運(yùn)輸能力，確保煤炭輸送量處于滿負(fù)荷狀態(tài)，通過全速運(yùn)行進(jìn)一步提高皮帶機(jī)速度，保證了煤炭生產(chǎn)任務(wù)如期完成。

        （二）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
        高壓變頻器全面在煤礦皮帶機(jī)上的應(yīng)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(yùn)行模式。為了進(jìn)一步減少改良成本，需要合理計(jì)算與設(shè)計(jì)，確保在充分發(fā)揮高壓變頻器的基礎(chǔ)上，達(dá)到節(jié)省投入的目的，所以說，進(jìn)行應(yīng)用與改造方案設(shè)計(jì)，其基本原則是堅(jiān)持成本節(jié)約，充分保證發(fā)揮原有功能基礎(chǔ)上，避免出現(xiàn)影響皮帶機(jī)電氣性能、運(yùn)輸能力的問題，設(shè)計(jì)安裝時(shí)，要根據(jù)生產(chǎn)能力解決好技術(shù)問題，對(duì)現(xiàn)場調(diào)研是重點(diǎn)，需要綜合考慮煤礦現(xiàn)場工況、變頻器性能、工作運(yùn)轉(zhuǎn)水平等實(shí)際條件做好現(xiàn)場改良。運(yùn)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(shè)計(jì)，不同的生產(chǎn)總量與性能和模式有直接關(guān)聯(lián)。“雙驅(qū)”就是兩臺(tái)變頻器，一主一從，從機(jī)跟隨主機(jī)，確保電機(jī)在原有基礎(chǔ)上改良生產(chǎn)狀況；“多驅(qū)”主要是指多臺(tái)變頻器，一主多從，從機(jī)跟隨主機(jī)，實(shí)現(xiàn)功率平衡，提高原有運(yùn)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(shí)現(xiàn)自由切換，通過科學(xué)有效的變頻調(diào)節(jié)，達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)傳輸?shù)母灸繕?biāo)，充分降低生產(chǎn)能耗。

        （三）系統(tǒng)功能
        整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率較高，其功能強(qiáng)大，主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面。一是能真正實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)軟啟動(dòng)。全面的應(yīng)用高壓變頻器，能夠大大改良現(xiàn)有煤礦皮帶機(jī)功能，在皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，高壓變頻器可以實(shí)現(xiàn)變頻控制，確保電機(jī)低頻大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，使皮帶機(jī)控制系統(tǒng)能夠達(dá)到軟啟動(dòng)的目的，有效解決了啟動(dòng)問題并延長了電機(jī)壽命。二是能實(shí)現(xiàn)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡輸出。通常指的是“一拖二”運(yùn)行模式，通過對(duì)兩個(gè)電機(jī)的有效控制，使兩臺(tái)電機(jī)電流、功率、力矩達(dá)到相同的數(shù)值，形成均衡的功率輸出。三是能降低皮帶機(jī)帶強(qiáng)。變頻器啟動(dòng)能在1s～999s內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，實(shí)際作業(yè)時(shí)多設(shè)置在30s～200s范圍內(nèi)，能夠降低皮帶機(jī)在啟動(dòng)過程中對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)備的沖擊，降低故障率和維護(hù)量，減少皮帶機(jī)帶強(qiáng)，更好地維護(hù)設(shè)備，降低皮帶機(jī)全年的維護(hù)量。四是能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。根據(jù)煤倉煤量對(duì)變頻器輸出頻率調(diào)節(jié)，避免電動(dòng)機(jī)功率浪費(fèi)。

現(xiàn)場調(diào)試參數(shù)表:

      某煤礦北四盤區(qū)是下運(yùn)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(jìn)行一主二從控制，實(shí)現(xiàn)主從功率平衡，從調(diào)試完成后，北四盤區(qū)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，大大提高了生產(chǎn)效率。

結(jié)論：
        簡而言之，變頻器在煤礦皮帶機(jī)上的應(yīng)用，使皮帶機(jī)功率顯著提升，節(jié)能效果明顯，皮帶機(jī)整體運(yùn)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(dǎo)綠色生產(chǎn)的今天，皮帶機(jī)電控系統(tǒng)技改對(duì)社會(huì)發(fā)展有著良好的促進(jìn)意義