淺析煤礦設備皮帶機變頻器的節能問題

湯守義（開灤集團公司錢家營礦業分公司，河北唐山 063000）

淺析煤礦設備皮帶機變頻器的節能問題

湯守義
（開灤集團公司錢家營礦業分公司，河北唐山 063000）

皮帶機是煤礦設備中關鍵的設施，隨著國家環保和節能意識的增強，原先的皮帶機已經不能適應煤礦企業發展需求，只有不斷進技術并進行新方法研究，才能促進煤炭企業的發展。變頻器是一種可以保證煤礦皮帶的順利運行，提升皮帶機的運行效率的儀器，將其應用到皮帶機中，可以取得較大的經濟效益。本文主要對煤炭設備皮帶機變頻節能問題進行研究，結合煤礦企業實際生產狀況，對皮帶機變頻器的節能技術進行了探討，希望可以給煤礦企業的發展提供借鑒。

煤礦 皮帶機 變頻器 節能技術

皮帶機是目前煤礦企業生產中傳輸煤量的主要方式，對產煤量和產煤效率具有直接影響。經過分析發現，現階段很多煤礦皮帶生產傳輸較常用調級方式。雖然此種模式也能滿足廣大煤礦的生產需求，但是此種方式具有運行耗能高、可靠性低等弊端，無法發揮出皮帶機的最佳性能。隨著節能減排口號的提出，原先的輸送技術已經不能滿足國家需求。

1 變頻器對皮帶機的作用

（1）可以實現軟啟動和軟停車。由于皮帶啟動由電機帶動，所以變頻器驅動皮帶機時，皮帶也隨著電機轉動緩慢運行，內部能量可以緩慢釋放，不會對皮帶產生任何不利影響，可以順利完成軟啟動和軟停車。（2）降低了皮帶強度要求。在變頻器的作用下，可以對皮帶啟動時間調節，不會出現突然啟動，對皮帶產生的損壞小，強度要求也會降低。（3）可以減少設備維護。利用變頻器可以讓設備壽命轉化為和變頻器壽命，在啟動后具有強大的緩沖效果，減少了設備維護次數，降低了能耗，延長了設備使用壽命。第四，平衡了功率。雙筒滾筒驅動和單筒驅動是煤礦作業皮帶機的主要方式，通過變頻器可以平衡功率實現電機同步運行。第五，符合節能環保要求。由于煤礦生產并不是滿載運行的，經常會出現輕載和空載，增加了能量耗費，所以必須利用變頻技術減少功率浪費。

2 進行煤礦皮帶機頻頻器主要技術比較

變頻器皮帶機使用后，不僅提升了煤礦圣餐效率，還保證了系統的穩定運行，符合節能環保要求。發生的主要變化是：皮帶機變頻器使用后，不會出現因傳導力不均勻、轉矩過大和物料堆積在皮帶機底部等問題，減少了電能耗能，解決了生產不流暢等問題。皮帶機啟動后，由于啟動速度較快，經常會產生設備沖擊力較大和皮帶斷裂等問題。使用變頻器后，通過變頻器的調節，可以保證皮帶機緩慢啟動，避免了上述問題的發生。從皮帶機方面分析，由于皮帶機液力耦合器本身具有耗能大、成本高和維護量大的等問題，所以不能滿足經濟環保需求，而且發生故障后，設備會停止運行，嚴重影響了煤礦作業的生產。以上所有問題的出現，都可以借助變頻皮帶機解決上述問題，不僅降低了皮帶機的磨損，而且符合節能環保需求。啟動防爆軟啟動模式后，雖然皮帶機空載運行時，可以平穩運行，降低了沖擊，延長了設備使用壽命，但是重載時，會發生嚴重的跳閘問題，對皮帶機運行產生了嚴重損害。

3 煤礦皮帶變頻器對環保節能的要求

由于很多皮帶機并不能直接應用變頻器，所以必須對變頻器進行如下調節，滿足以下要求后再進行使用。

3.1 變頻器基礎指標要求高

啟動變頻器后，轉矩必須保證達到原先轉矩的兩倍以上，加速過程必須穩定進行，運行速度曲線最好控制成“S”型，同時進行數字自動化控制，完成四象限運行，及時解決能量回饋問題。

3.2 增加散熱功能要求

原先很多變頻器都利用冷水系統和冷風進行散熱。由于煤礦變頻皮帶機對防爆具有嚴格要求，所有變頻器都必須在防爆范圍內工作，所以之前使用的散熱方式不能符合變頻器皮帶機要求，冷風降溫效果不明顯，必須積極進行變頻器調整，提高散熱。

3.3 突出變頻器的電磁兼容性

煤礦皮帶機變頻器經常在煤礦井下作業，由于煤礦井下環境特別惡劣，所以進行工作時，很多變頻器都會受到環境影響。而且皮帶變頻器進行工作時，經常會受到嗎、輸出電壓和電流中高次諧波的影響，對變頻器及周圍電氣設備的正常運行造成了很大影響，不能保證周圍電氣設施的安全。

4 礦皮帶機變頻器節能應用中應該注意的問題

4.1 煤礦皮帶機變頻器應用中的問題

使用皮帶機變頻器的時候，經常會受到電磁干擾、電動機溫度較高、震動、高次諧波等多種問題的影響，對皮帶機變頻器的正常工作造成了影響。電源異常表示使用變頻器的時候，如果供電電源不穩定，就會讓變頻器在低壓狀態下運行，影響了皮帶機的正常作業。產生電磁干擾的主要原因是變頻器在井下工作的環境較惡劣，在電磁輻射的影響下產生電磁干擾，然后引起變頻器錯誤啟動。震動主要由機械系統和電機脈動轉矩共振產生，容易對機器產生機械損傷。和變頻器在運行時會產生高次諧波，在高次諧波的作用下，會對變頻器周圍電氣設備產生作用，發生設備故障。產生溫度過熱的主要原因是變頻器低速運行時，冷卻能力發生下降產生的一種現象。

4.2 變頻器產生的經濟效益

將額定功率是1200kw·h的煤礦皮帶機作為研究。此機器在正常狀態下，每天耗費電能是24480kw·h，使用變頻器之后，皮帶機每天耗電量為17134kwh，降低了30%左右的耗能，如果按每讀電0.6元計算，每年可以節約160萬元。節省的總資金主要包括維修、皮帶損耗等方面的花費。所以可以看出，變頻器對煤礦皮帶具有明顯的節能效果。

5 結語

隨著經濟發展，能源耗費量不斷增加，節能環保問題已經成為人們探討的主要話題。由于煤礦企業是我國資源耗費的主要組成部分，所以必須對其進行控制，減少能源浪費，向可持續發展方向發展。本文主要從煤礦生產中皮帶機變頻節能技術方面進行分析，根據生產中存在的實際問題，針對性的提出一些節能方法，同時對煤礦設備皮帶機變頻器應用中應該滿足的條件和注意問題進行的介紹。希望本文分析可以給煤礦皮帶機變頻節能技術的研究提供參考，帶動我們煤礦企業向節能環保方向發展。

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湯守義（1980—），男，河北唐山人，本科，畢業于中國礦業大學，機電工程師，研究方向：電氣。