摘要：把變頻器運(yùn)用到帶式輸送機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)中，不但可以使其對(duì)機(jī)械、電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊減輕，而且能夠通過(guò)變頻調(diào)速、恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)來(lái)減輕膠帶啟動(dòng)和停止時(shí)候的運(yùn)輸負(fù)擔(dān)，同時(shí)膠帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠按照實(shí)際需求來(lái)自動(dòng)對(duì)頻率和運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，節(jié)能效果較好。

關(guān)鍵詞：變頻器；帶式輸送機(jī)；問(wèn)題；節(jié)能；效果

現(xiàn)在，我國(guó)變頻器在煤礦井下大功率電氣中應(yīng)用不多，但是隨著礦井和井下工作面的不斷發(fā)展，大功率電氣設(shè)備將會(huì)被越來(lái)越多的應(yīng)用，特別是節(jié)能好、運(yùn)距長(zhǎng)和運(yùn)量大的電氣設(shè)備，因此，充分確保大功率電氣設(shè)備運(yùn)行勢(shì)在必行。本文主要研究了煤礦井下主煤流膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)加裝變頻器設(shè)備，其優(yōu)勢(shì)較為顯著，既實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益雙贏，同時(shí)也使系統(tǒng)所受的機(jī)械和電網(wǎng)沖擊減小，所以，值得在其他領(lǐng)域和系統(tǒng)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

一、當(dāng)前煤礦井下帶式輸送機(jī)所遇問(wèn)題

軟啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和電機(jī)與減速機(jī)中間加設(shè)液力耦合器是現(xiàn)在煤礦井下帶式輸送機(jī)的兩種啟動(dòng)方式，前者可以把啟動(dòng)電流控制在電動(dòng)機(jī)額定電流的三至四倍，但是由于礦井規(guī)模擴(kuò)大，軟啟動(dòng)的方式已經(jīng)落伍，而且這兩種的啟動(dòng)方式都不能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的軟啟動(dòng)和軟停止。在硬啟動(dòng)和停止時(shí)，不但膠帶機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分會(huì)受到?jīng)_擊，且電機(jī)機(jī)械部分也會(huì)受到?jīng)_擊。受到膠帶儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái)緣故，使得膠帶承受不住過(guò)大的張力而被撕裂或者是撕斷，基于此，煤礦井下帶式輸送機(jī)中引入了變頻調(diào)速。

二、變頻調(diào)速器優(yōu)勢(shì)

第一，運(yùn)行方式對(duì)電網(wǎng)影響不大。啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)了，電流變?yōu)轭~定電流的1.2至1.5倍，轉(zhuǎn)矩變?yōu)轭~定轉(zhuǎn)矩的70%-120%，能夠帶全負(fù)荷啟動(dòng)，電流的減小使得對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)也減小。

第二，完成了恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)。機(jī)械和電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的沖擊減少，膠帶啟動(dòng)平穩(wěn)，防止了膠帶張力劇變，使膠帶使用期限延長(zhǎng)。

第三，對(duì)膠帶強(qiáng)度要求降低。引入變頻器的帶式輸送機(jī)能夠?qū)ζ鋯?dòng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，對(duì)膠帶要求沒(méi)之前高。

第四，電控系統(tǒng)多種操作方式并行。該系統(tǒng)功能較多，自動(dòng)、半自動(dòng)、變頻切換、手動(dòng)控制、就近操作和遠(yuǎn)距離操作等。

第五，控制系統(tǒng)配置高。該系統(tǒng)控制是通過(guò)S7-300可編程控制器，同時(shí)配以CP343-1型以太網(wǎng)模塊，配置了測(cè)控組態(tài)軟件，界面人性化，能夠完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。另外，可編程控制器預(yù)留的I/O余量大于15%，而且配備以太網(wǎng)。

第六，有良好的保護(hù)功能以及檢測(cè)系統(tǒng)。如果有故障或是停車(chē)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)顯示故障位置和類(lèi)型，方便查找和維修。

三、變頻器應(yīng)用和節(jié)能原理分析

（一）應(yīng)用

某礦初期設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為250萬(wàn)t/a，服務(wù)50年。該礦東翼膠帶大巷裝了一部膠帶機(jī)，運(yùn)輸能力為1200t/h，運(yùn)距為1800米，巷道上山傾角平均3°；西翼也安裝了一部膠帶機(jī)，運(yùn)輸能力為1200t/h，運(yùn)距為900米；這兩部膠帶機(jī)的變頻軟啟動(dòng)器型號(hào)都是QJR1-250 /1140BP，具體參數(shù)：輸入電壓1140（660）VAC；輸入頻率50HZ；輸出頻率范圍0-60HZ，其外形是雙開(kāi)門(mén)，大于280kw，冷卻通過(guò)水冷加風(fēng)扇。具體見(jiàn)圖1。

（二）原理

第一，工作原理。變頻器采用的是交-直-交的電路方式，通過(guò)電力半導(dǎo)體器件通斷作用，然后把工頻交流電利用整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，最后再把直流電轉(zhuǎn)換成交流電給電動(dòng)機(jī)，此時(shí)的交流電頻率和電壓都可控，進(jìn)而完成電機(jī)變頻調(diào)速。具體見(jiàn)圖2。

第二，節(jié)能原理。（1）變頻節(jié)能?？紤]生產(chǎn)的可靠性，機(jī)械設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)之初留有富余量。電機(jī)滿負(fù)荷下不能運(yùn)行，而滿足動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外的多余力矩使得有功功率消耗增加， 就會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)電能，如果壓力偏高，可以使電機(jī)運(yùn)行速度降低，確保恒壓且節(jié)能。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速由N1變至N2時(shí)，電機(jī)軸功率P變化如公式所示：P2/P1 = （ N2 /N1）3，通過(guò)公式可知，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低節(jié)能效果呈立方級(jí)變化。（2）動(dòng)態(tài)調(diào)整節(jié)能。對(duì)負(fù)載變動(dòng)適應(yīng)，提供最大效率電壓，在變頻調(diào)速軟件上設(shè)有每秒5000千的測(cè)控輸出功能，確保電機(jī)輸出高效率運(yùn)行。（3）變頻自身的V /F節(jié)電。當(dāng)電機(jī)輸出力矩一定時(shí)，能夠調(diào)節(jié)V /F曲線，使輸出力矩減少，輸入電流降低，以此節(jié)能。（4）自帶軟啟動(dòng)節(jié)能。當(dāng)電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)，會(huì)從電網(wǎng)吸收大量電機(jī)額定電流，這不僅浪費(fèi)電流，而且也損害電網(wǎng)的電壓波動(dòng)，線損和變損都增加；但是采用軟啟動(dòng)就可以避免上述情況發(fā)生。（5）提高功率因數(shù)節(jié)能。電動(dòng)機(jī)由于定子和轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)電磁作用產(chǎn)生力矩，繞組具有感抗作用，阻抗為感性，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)吸收較多無(wú)功功率，使得功率因數(shù)很低，而變頻節(jié)能調(diào)速器的應(yīng)用可以令其性能變?yōu)锳C—DC—AC，經(jīng)過(guò)整流濾波負(fù)載發(fā)生特性的改變。變頻調(diào)速器對(duì)電網(wǎng)阻抗特性呈阻性，因此，使得功率因素較高，無(wú)功損耗減少。

四、運(yùn)行效果

第一，節(jié)能。雖然液力耦合器前期投資少，但是變頻調(diào)速整體優(yōu)勢(shì)要大于液力耦合器，節(jié)能方面，膠帶總電機(jī)功率為1420KW，應(yīng)用變頻器后效果良好，之前月均用電量318790kWh，之后月均用電量261510kWh，對(duì)應(yīng)節(jié)約電費(fèi)34367元，全年節(jié)約電費(fèi)41.24萬(wàn)元。

第二，膠帶的使用壽命得到延長(zhǎng)，能延長(zhǎng)兩年，大概節(jié)約16萬(wàn)元。

五、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前煤礦規(guī)模不斷擴(kuò)大，大功率、高效能的電氣設(shè)備也逐漸增多，變頻器應(yīng)運(yùn)而生，而且應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其不但具有電制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)切換、大負(fù)載啟動(dòng)、節(jié)能效果較好等優(yōu)點(diǎn)，而且易控制、無(wú)電力污染、功能可調(diào)，值得在其它工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

作者簡(jiǎn)介：常旭（1992.10—），男，漢，籍貫：河南.鞏義，畢業(yè)于河南理工大學(xué)，本科。endprint