煤矿皮带机变频技术改造王金国

煤矿皮带机变频技术改造王金国

王金国

大屯煤电集团有限公司徐庄煤矿江苏省徐州市221611

摘要：煤矿企业在开采过程工作中，皮带机是必不可少的运输设备，其高效的运行对于提高煤矿企业的经济效益具有积极效益，因此，针对煤矿皮带机变频技术改造的特点、原理及改造方案进行分析，从实际应用案例中可以发现，对煤矿皮带机进行变频技术改造，能够有效提高皮带机工作效率，降低企业成本消耗，达到节能减排的目标。

关键词：煤矿皮带机；变频技术；技术改造；变频改造

引言

在煤矿井下生产中，煤矿必须借助皮带机运输，所以皮带机运行的可靠性与安全性直接影响着煤矿社会效益与经济发展，更关系着井下作业安全。因此，在现实工作中，必须做好煤矿皮带机的改造工作，充分应用变频技术，提高运行效率，保障煤矿生产安全。最近几年，数字集成技术取得了很大的发展，变频技术日渐成熟，皮带机利用多台电机控制可以提高生产效率。

1煤矿皮带机变频技术的分析

1.1变频技术优势

变频器将工频电流的信号转化成其他的频率，这种转化主要是通过IGBT来完成的，之后再将交流电转化成为直流电，在逆变器对电流和电压进行调控的同时使机电设备达到无级调速的程度。变频技术就是通过电流改变频率来对电机的转速进行控制，从而更有效地控制电机设备，这些都是在电流频率与电机转速同比增长的基础上完成的。其特点就是能够使电机平稳地运行，可以进行自动加速和减速控制，从而在提高工作效率的同时减小对能源的消耗。

1.2煤矿皮带机变频技术的分析

在将变频器引入到煤矿皮带机的改造中时，当皮带机正常工作时，有时会出现电源异常的情况。这是因为煤矿皮带机在低电压下正常工作时，常常会因为低电压而导致电源发生异常，因此，若想使煤矿皮带机正常高效地完成工作，就必须满足变频器对电压的要求。假如在煤矿中还有其他电动机功率比较高的设备的话，为了避免出现低电压对煤矿皮带机造成影响的情况发生，首要工作就是将高功率设备与变压器进行分离，降低它们之间相互的影响程度。当电压恢复正常后，变压器通常使用瞬间补停的方式使其正常运行，然后对电机的运行速度进行检测，这样可以有效防止因电机加速而导致电流的产生。此外，只要设备一旦运行起来，就要给它变压器安装上特殊的电源设施，辅助变压器进行自动转换。

1.3变频器工作原理

通常使用的交流电为50Hz工频交流电，其频率是由发电厂电机的转速决定。在工业生产过程中，为了改变交流电的频率需要用到变频器。由电工学的原理可知，电机的机械特性与电源的频率有关，改变交流电的频率可以对电机进行调速。变频器的工作方式与变频的范围有关，当改变的频率范围比较大时，一般采用交直交变频电路；当改变的频率范围比较小时，一般采用交交变频电路。目前，变频器通常采用交直交变频电路，在变频的第一步需要利用整流电路将交流电变成直流电，然后，采用逆变电路将直流电转变成交流电，交流电的频率主要是通过对逆变电路的控制。

2煤矿皮带机变频调速方案分析

2.1降低谐波对煤矿皮带机运输过程中的影响。谐波干扰一是变频器产生的，会对皮带机的控制系统造成干扰，二是外在因素如高压电缆带来的电压突变，电流冲击等干扰变频器，与其他行业相比，煤矿行业的工作环境要艰苦得多，受环境因素的影响，变频器在工作过程中很容易受到其他外在因素的影响。这些外在因素通过电缆或辐射的方式对变频器产生影响，使其在运行过程中出现错误，严重时可以达到毁坏变频器的程度，这将严重影响煤矿皮带机的工作效率。为了避免外在因素对变频器造成的影响，工作人员通常采用在变频器上安装滤波器和电抗器的方法，或者将滤波器放在变频器的一端的端口处，这样能够很好地避免电懒对变频器产生的影响。此外，为了更好地避免强电压对变频器的伤害，可以采取的有效措施为将电抗器安装在每一个变频器周围的设备上。

2.2煤矿皮带机变频改造方案确定

一般的皮带机大多采用多台电机协同拖动，此时，多个电机的功率协调问题得到解决，由于电机的输出是通过与皮带的耦合作用实现。如果电机的转速存在差值，则电机运行时会出现转矩不平衡问题，导致电机的运行稳定性变差，故障可能性变大。所以应采取必要的措施来抑制电机功率不平衡问题的出现。在实际的应用中，主要有以下几种方案：一拖多并联运行方案、主—从控制方案以及统一协调控制方案。每种方案有着不同的特点，一拖多并联运行时，系统运行成本最低，主从控制时系统结构最简单；统一协调控制时，系统的结构比较复杂，效率最高成本较高。在考虑成本和电机的运行效率，一般选择主从控制方案作为皮带运输机的调速控制系统。变频器工作状态为：主控变频器用来确定电机运行时的输出转矩，从动变频器用来使从动电机保持同步运行。

2.3应用效果

在煤矿提升机中使用变频技术，已经取得较好的效果。这要表现在:①新的变频系统通过将原有的交流接触器以及调速电阻进行摒弃，对于系统的可靠性进行大幅度提高，保证了工作人员的作业环境;②通过使用低频率低压的启动以及制动模式，降低了电流对设备的冲击力，保证系统可以更加平稳的运行;③由于变频的作用，在对提升机进行启动以及加速操作时，可以对最大启动电流进行控制，大幅度降低了对电网的冲击作用;④由于变频系统中可以很好地实现直流制动方式，增加了重车停车时的平稳性;⑤通过对转矩的有效补偿，使相关标准更加规范，保证重车启动的正常;⑥变频系统的一个突出特点就是节能环保，尤其在低压工作状态下，节能效果更加明显;⑦通过变频控制中，系统切换柜的使用，对电机维护工作进行了加强，降低了维修次数以及维护费用;⑧芯片的同一控制方式，保证了调速系统的高可靠性，同时使系统的抗干扰能力大幅度增加，并通过PLC的控制功能实现了对系统的灵活控制。

3基于煤矿皮带机改造的变频技术

3.1减小成本

为改善运输与生产效率，需要对皮带机做好改造工作，这样才能保障皮带机的工作性能。在科学技术不断发展的当下，变频技术随之提高，将变频技术应用到皮带机改造中，能优化皮带机工作过程，减小成本。和普通皮带机进行比较，改造之后的皮带机减速器与电动机运行模式更佳，性能更稳定，只是初期费用更高，后期维护成本小。从液力耦合器与电动机的角度来看，前期投入虽少，但后续维护花费很大，需要更多费用。若液力耦合器维护不及时，特别是维护不当、操作失误，很可能出现漏油情况，最后对煤矿生产与运输带来不良影响，严重时还会埋下隐患。将皮带机改造应用到煤矿生产中，借助变频技术能改善皮带机性能，节省电能，减少维护费用与生产成本，所以变频技术应用到煤矿生产中有很强的现实意义。

3.2在皮带进行变频技术改造之后，皮带机能更好地启动

采用变频技术后，皮带机电机缓慢启动，在启动和停止过程中产生出瞬间冲击能量得到有效释放。不仅降低了皮带机启动和停止过程中对皮带的冲击力，从而避免了胶带的损坏问题。降低了对皮带机皮带的强度，减少了设备的成本，由于改变了皮带机电机启动的时间，将传统的启动时间进行有效的控制。由于电机内部的启动冲击力较小，皮带机内部的零件损耗明显较少，所以设备的使用寿命得到了有效的改善。

结语

在煤矿生产与开采中，皮带机运输对整个机电系统具有重大作用，一旦皮带机运输时发生故障，势必会影响煤矿生产与开采工作，甚至波及安全系数。为了避免上述情形出现，确保皮带机正常运行，必须充分利用变频技术，减少消耗与设备损耗，提高煤矿产量，所以将变频技术科学应用到煤炭行业对绿色生产具有很强的现实意义。

参考文献

[1]刘玉庆.变频技术在煤矿皮带机改造中的应用[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2015（7）：65.

[2]王建华.变频技术在煤矿皮带机改造中的应用分析[J].科技风，2014（7）：50.

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[4]王建华.变频技术在煤矿皮带机改造中的应用分析［J］.科技风，2014(7)：50.

[5]郑昭.浅谈变频调节技术在煤矿生产中的应用［J］.低碳世界，2016(25)：78-79.