煤矿皮带机变频器节能的讨论

煤矿皮带机变频器节能的讨论

王海王

天地（常州）自动化股份有限公司 江苏省 常州市 213002

摘要：在煤矿自身的经营和运行管理过程中往往需要长期消耗大量的电力和水资源，因此，对煤矿生产单个环节的节能控制技术进行深入分析成为节能的关键所在。皮带机是煤矿生产中不可缺少的辅助设备之一，完成原煤的输送任务，是采煤过程中的重要一环。在实际生产过程中，皮带机功耗较高，导致生产投入增大，降低了煤矿企业的生产效益。因此，发展绿色、节能的皮带机成为煤炭行业当前的任务之一。在皮带机的总体结构中，变频器发挥着至关重要的作用，也是高功耗最主要的源头，为此，提升优化皮带机变频器的性能，可以提高煤矿采煤的效率。

关键词：煤矿；皮带机；变频器；节能

引言

近年来，随着煤矿行业的不断发展，皮带机的应用越来越广泛。皮带机作为煤矿斜井运输的主要设备，它的运行效率一定程度上决定了煤矿的产量。皮带机在提高煤矿产量的同时，一系列问题也随之出现:传统的皮带机启动方式容易造成皮带磨损、断带、耗电量大等问题。之后，技术人员引入了皮带机变频器，它的出现不仅降低了皮带机的故障率和设备的维护率，更使得皮带机耗电量大幅减少，这对于煤矿企业提高经济效益是很有意义的。但是，皮带机变频器并不是完美无缺的，它自身还存在一些问题，这些问题掣肘着它的发展。

1、皮带机变频器在煤矿生产中的作用

相关研究结果表明，皮带机的启动时间长短会对皮带造成直接影响。传统的皮带启动方式中，皮带需要在短时间内达到规定速度，单位时间内皮带超负荷运行，并且皮带受到的张力极大，这就容易诱发断带事故，严重影响了皮带的正常使用寿命。在使用了皮带机变频器之后，可以有效地控制皮带机的启动时间，让皮带从开始启动到达到规定运行速度有一个平缓的加速度过程，这可以有效地保护皮带，断带事故较之前大大减少，这不仅延长了皮带的使用寿命，长此以往，还降低了煤矿企业的耗材成本，让企业管控成本的能力更上一层楼。传统方式下，煤矿皮带机靠单筒滚筒或者是双通滚筒来驱动，在这种方式下，滚筒分配功率不均，且不能随着皮带实际负荷的变化而实时调整功率，然而，在引入皮带机变频器后，可以通过对各皮带电机电能的输出进行分配和调控，使各皮带电机的电流输出缓慢变化，各皮带电机的输出功率趋于平衡，进而皮带机和皮带电机运行速度保持同步，保证了皮带机的平稳运行。

2、煤矿皮带机变频器节能应用要求

由于煤矿的煤层和地表之间具有一定距离，因此煤矿企业在对其进行开采时，通常会应用地下开采的形式进行开发，从这一点上看，可以知道国内的煤矿开发工作是一项艰巨的任务，不仅开发环境恶劣，而且皮带机在向下运转中，也会因为看不到地下环境而受到诸多因素干扰，加上控制调节难度大，造成电压不稳以及电频器误动等问题出现。另外，在使用变频器时，其自身也会产生高次谐波，进而干扰变频器的稳定运行。此时，若应用的煤矿皮带机变频器的电磁兼容性较低，就难以在复杂多样的地表环境中顺利完成采煤工作。在采煤过程中，技术人员需加强电磁控制，尽量提高电磁兼容性，以便确保变频器的稳定运行，最终顺利完成采煤工作。皮带机通过变频器的使用，除了能提高自身的使用寿命外，也能满足较高的皮带机技术指标要求。满足较高技术指标的表现主要有以下3方面：第一方面为使用变频器之后，提高了皮带机的转矩速度，和普通的转矩速度相比起来，约为普通转矩的2倍以上；第二方面是保障了皮带机加减速度的平稳性，使其运行速度始终保持着“S”型；第三方面是能具备完善当前机械化的控制能力，在运行上以四象限运行状态进行操作，达到了有效控制能量循环的目的。

3、提升煤矿皮带机变频器节能水平的策略

3.1、科学选型和安装

煤矿产业作为我国能源产业结构中的最重要的组成部分，其生产能力的提高对我国的能源供应水平起着重要的决定作用。我国的煤炭企业具有分布地域广，生产类型复杂，生产技术差异大等多方面的特征，这就使得各个企业的生产运行参数存在较大的差异。由此在进行皮带机变频器的选择过程中，必须从现有的生产状况出发，并结合勘察结果合理确定每一条皮带机运行对应的变频器参数。在设备选型过程中，还要选择配套的皮带秤和防爆仪表等设备，从而确保系统运行的准确性。避免由于参数选择不配套带来的运行不稳定或者无法运行等状况。在安装过程中，要注意严格按照安装流程进行操作，做好基础控制工作，确保安装调试过程的科学性。

3.2、提高技术指标

相对于普通变频器，皮带机变频器对技术指标方面的要求也较高，主要体现在以下四方面:第一，对电压稳定性的要求较高。皮带机变频器工作时往往对电压的稳定性有较高的要求，当电压不稳定时，会限制变频器功能的正常发挥;第二，皮带机变频器启动时，要求是普通变频器起动转矩的两倍以上，用来确保皮带运行时的平稳性;第三，最好采用“S”型的转动速度轨道，这样可以提高皮带机加减速时的稳定性;第四，为了最大化实现节能，对数字自动化控制系统提出更高的要求，要求能完成四象限运转。

3.3、增强电磁兼容

在一定的适宜条件下，皮带机变频器能达到令人满意的效果。但矿井生产具有较高的复杂性，需要多个环节多种设备的联合应用，才能达到让人满意的效果。皮带机变频器在井下与其他设备共同运行时，电磁兼容方面的问题显得尤为突出。当皮带机变频器在工作中受到电磁干扰时，其输入电流电压和输出电流电压都会产生不同程度的波动，并且电压中还会携带高次谐波，导致变频器不能按照原指令进行操作，由此引发变频器运行混乱，失去原有指令控制功能，直接影响到皮带机变频器本身及周围设备的安全运行。因此，为保证设备的正常运转，需要提高皮带机变频器的抗干扰性和电磁兼容性，可以通过改善变频器的工作环境来减少环境中的干扰，或者通过技术手段提高电磁兼容性，保证设备的正常运行。

3.4、强化散热功能

在皮带机运行期间，散热状况会影响到皮带机的运行质量，降低企业的生产效率。皮带机在使用变频器后，其工作效率大大提升，不过对散热性能也提出了更高的要求。在普通变频器工作时，通常使用冷风散热及冷水散热系统对设备进行散热处理，也取得了不错的散热效果。不过，这两种散热系统无法满足皮带机变频器的散热需求。因此，为了满足皮带机变频器的运行需求，技术人员必须积极创新机械设备，改善传统的散热系统，从而提高皮带机变频器的运行质量，实现节能减排的目标。

3.4、做好变频技术运用

要想提高变频器变频技术应用效果，就要对技术指标进行控制，将启动转矩维持在两倍以上，从而能满足在150%额定电流参数体系下完成连续性运动的目标，也为后续处理操作工作的全面开展奠定基础，一定程度上整合变频器运行效率的速度曲线，形成S型。另外，无论是加速过程还是减速过程，都要按照平滑过渡的方式，有效实现四象限运行监督，确保能完善数控管理效果。另外，在煤矿皮带机中应用变频器变频技术，要保证散热性能满足实际要求和参数体系，利用风冷或者是水冷系统完成散热处理，就能有效维护实际操作效率和整体操作效果，确保能在满足防爆要求的基础上，提高处理效果，也为后续变频器部件管控工作的开展奠定基础。除此之外，为了保证应用效果，也要建立电磁兼容处理机制，因为煤矿井下本身就需要设置较多的机电设备，且整体环境较为恶劣，要想提升应用效果，就要对变频器进行合理处理，避免电磁干扰对其他设备运行水平造成制约，要应用兼容性较好的变频器，完善运行效果和稳定性。

结束语

总而言之，随着我国经济的迅猛发展，能源需求量也越来越大，但是有些能源存量是有限度的，如何在发展经济的同时减少能源的浪费是一大研究课题。对皮带机变频器如何提升节能效益进行的探讨，并提出一些对策，进一步提高皮带机变频器的工作效率，可以有效地控制能源的浪费，提高经济效益，让煤矿企业走上科学合理的可持续发展道路。

参考文献：

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