變頻技術在煤礦皮帶機改造中的應用

劉玉慶

摘 要：我國一直是煤礦的生產大國，隨著信息技術水平的不斷提高，煤礦機電設備也日趨自動化與大型化，隨之在安全運輸、能源節(jié)省、成本降低方面也提出了更高的要求。變頻技術與微電子技術相結合，形成變頻器，能有效的運用到煤礦皮帶機的改造中來，本文簡單闡述了變頻技術的基本原理及優(yōu)勢，對變頻技術在煤礦皮帶機改造中的應用效果進行了綜合分析。

關鍵詞：變頻技術；煤礦；皮帶機；改造應用

1 變頻技術

1.1 變頻技術原理 傳統(tǒng)機電設備中的電流是固定不可改變的，因而機電設備在運行的過程中， 不能進行轉速變換，這種情況一方面是會使機電設備的壽命縮短，另一方面會極大的浪費電力能源，變頻技術的運用將有利于改變這種狀況。變頻技術通過電流頻率的改變，來進行設備的管理。一般而言，變頻器的結構較為復雜，基本構造包括電源板、主板以及電機等，各個部件相互組合運轉，就可以對電流頻率進行改變。

無需對電壓進行改變，變頻器就能夠發(fā)揮電力半導體的功能，將機電設備中固定的電流頻率進行轉化，即變頻器的運用使得電流頻率據有可變性。通過對電流頻率的改變，來實現(xiàn)對機電設備的調節(jié)運行，這正是變頻技術的基本原理。目前，煤礦皮帶機改造中廣泛應用變頻技術，能有效實現(xiàn)機電設備性能的提升。

1.2 煤礦皮帶機改造與變頻技術兩者間的聯(lián)系 如果一個煤礦的皮帶傳送機已經老化，則非常有必要運用變頻技術來進行設備改造，皮帶機原有的驅動力是相對固定的，但是往往會在煤礦開采與生產作業(yè)過程中發(fā)生相應的損耗，在皮帶機與煤礦輸送量不相適應的時候，就會頻繁的在持續(xù)作業(yè)中出現(xiàn)故障，而且往往故障現(xiàn)象都較為嚴重，給后期維修也帶來很大的障礙。在對皮帶機進行改造堵塞的時候，可以采用交流—直流—交流無速傳感器矢量控制技術，并依照科學的原理對電機的實際轉速數(shù)值進行推算，保障皮帶機在運輸過程中實現(xiàn)額定局數(shù)的百分百輸出，進而達成節(jié)省電能的效果。

2 煤炭皮帶機改造對變頻器的性能要求

2.1 良好的散熱功能 普通的變頻器采用冷風冷水方式來對皮帶機進行散熱，不能滿足煤礦作業(yè)的防爆需求，而且其變頻器防爆墻內包含全部的部件，風冷的情況無法及時的產生效果，水冷的情況需要齊全的散熱系統(tǒng)，這極大的影響了電機的日常維護工作，還會使得皮帶機易發(fā)生散熱故障。

2.2 良好的技術指標 運用于皮帶機改造的變頻器需要具有高于兩倍的啟動轉矩，在設備進行連續(xù)運作時，其額定電流必須有充分的保障，運行狀態(tài)最好是呈s狀，這種形狀有利于保障加減速的平順性，同時，為了應對能量回饋現(xiàn)象，需要采用四象限方式進行運行，在運行過程中還要不斷完善數(shù)字控制能力。

2.3 良好的電磁兼容性 煤炭開采與生產的作業(yè)環(huán)境一般較為惡劣，變頻器在運行過程中，要具有相應的抗干擾能力，電磁兼容性與變頻器的運行質量息息相關，還會對皮帶機的運行產生相應的影響。

3 變頻技術在皮帶機改造上的應用

3.1 優(yōu)越的啟動與停止性能 采用變頻技術對皮帶機進行改造后，變頻器能夠放慢啟動速度，進而實現(xiàn)皮帶機的慢啟動，能有效釋放皮帶的內儲能量 ，降低皮帶機在啟動過程中張力的形成，進而減少皮帶機的損耗；皮帶機在停止的時候，其減速也可以進行調節(jié)，這有利于降低皮帶機的沖擊力損耗。

3.2 平穩(wěn)的重載啟動 煤礦皮帶機在運輸過程中，有很大可能會隨時停止與重啟，因此有必要對 “重載啟動”能力加以考量。變頻器對無速度傳感器矢量控制方法的采用 ，使得低頻運轉最高水平能夠輸出1倍多的額定轉矩，與“重載啟動”能力要求相適應。

3.3 降低皮帶張力 采用變頻技術后，因為變頻器在啟動時間上是可以進行調整的，因而使得皮帶機在啟動時間上得以延長 ，能夠有效降低皮帶的啟動張力，相應的也對皮帶帶強要求降低，在進行設計的時候可以考慮將選用的皮帶強度降低一個級別。

3.4 節(jié)能 一般情況下，煤礦的電機在設計上都擁有較大的容量，但是在實際的使用過程中往往不會滿載作業(yè)，較為頻繁的空載或者輕載又會給電能造成很大的浪費，利用變頻技術后，變頻器能夠依據機電設備運載的輕重，對皮帶作業(yè)狀態(tài)進行自動調節(jié)，大大減少了電能的損耗。

3.5 降低設備的維護量 變頻器是集成多種電子器件，用電子壽命替代了機電設備的壽命，有效減少了設備的維護工作。在實際的應用過程中，變頻器使得皮帶機的損耗大大降低，實現(xiàn)皮帶機檢修次數(shù)與檢修量的降低，大大提高了皮帶機的運行效率。

3.6 節(jié)約成本 與其他的運作模式相比，電動機、減速器模式的期初投入費用較低，但需要進行大量的后期維護，所需維護費用較大；電動機、液力偶合器以及減速器運作模式，同樣是在起初的投入上不高，但所需維護費用大，同時，液力偶合器如果在維護上不及時或者操作不當，極有可能造成漏油，這給煤礦的開采與生產作業(yè)帶來較大的安全隱患；軟啟動電動機、減速器運作模式，在起初的投入費用上屬于中等水平，其維護費用也較前兩種模式要少，一定程度上可以滿足操作需求。變 頻器、電動機、減速器的運作模式，雖然在起初的投入費用上較前幾種模式要高，但是好在不需支出高額的維護費，并且能夠對運行速度進行調整，達到節(jié)省電能的效果，這些節(jié)省的費用可以及時與起初投入費用相抵，變頻器是一項優(yōu)勢明顯的皮帶機改造技術。

4 結束語

在煤礦開采生產的運作中，皮帶機運輸在整體的機電系統(tǒng)中占據非常重要的地位，如果皮帶機在運輸過程中出現(xiàn)故障，不僅會影響煤礦開采與生產的正常運作，還會對整體的安全性造成很大的影響。因此，有必要規(guī)避皮帶機運輸發(fā)生故障的情況，保障皮帶機的安全運行，有效的改造手段是將變頻技術有效運用到煤礦皮帶機運輸中去，減少電能消耗，降低機電設備的損耗。

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