淺談變頻調速技術在煤礦運輸系統中的節能應用

王朝福

摘 要：隨著煤炭行業外部和內部市場的競爭，煤礦增產增收、節能降耗，已提升到重要日程，文章通過變頻調速技術在井下運輸系統中的使用效果分析，節能效果，設備改造簡便易行，具有一定的推廣應用價值。

關鍵詞：變頻；節能；煤礦；運輸系統

1 前言

變頻器是把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置。該設備工作原理是把三相或單相交流電變換為直流電（DC），然后再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC）的電氣設備，通過改變輸出頻率與電壓，同時改變了電機運行曲線，使電機運行曲線平行下移，因此變頻調速技術可以使電機以較小的啟動電流，獲得較大的啟動轉矩，變頻器已在我礦井下+1100大巷主運輸系統上安裝使用，試運行90余天，經過現場安裝電能計量表計量和電流值測量，變頻開關在運輸系統中已勢在必行，迫切需利用變頻調速技術解決高耗能低效率和“大馬拉小車”不經濟的選型與設計。

2 概述

我礦是貴州控股公司下屬分公司礦井，是西南地區煤炭生產的的基地，礦井鑒定為煤與瓦斯突出礦井，于2012年5月份，對+1400大巷進行技術改造，將原有的12T蓄電池電機車，改造為現使用的12臺DTL100/50型固定膠帶輸送機，安裝長度為2480米，供電電壓等級均為1140V，該運輸設備選用55KW、30KW兩種規格電動機，共用20臺電機，采用一拖一或二拖一方式運行。結合控股公司節能減排要求，股份公司引進新設備、新技術。

通過電氣專業組對所采購的礦用隔爆兼本質安全型交流變頻器安全性能進行前檢查，該有“產品合格證、煤礦礦用產品安全標志”和安全性能檢查，符合煤礦安全規定要求。于2013年8月，安裝在我區井下主運輸系統11號皮帶機上進行試點，12號選用普通開關運行和11號安裝變頻運行，現場實際調速，該系統運行頻率在42Hz時，滿足礦井運輸能力，即為最佳節能頻率值。

3 安裝基本參數

變頻器開關安裝在11號膠帶輸送機上，作為本臺設備的啟動開關，并在變頻器開的電源側，安裝一臺三相電子式電能表作為11號膠帶輸送機的電度計量，同時，在12號膠帶輸送機啟動開關的電源側同樣安裝一臺三相電子式電能表進行計量，即安裝數據和設備參數如下：

3.1 皮帶機安裝數據：12號皮帶機（普通開關）安裝長度54米，電機功率30KW；11#皮帶機（變頻開關）安裝長度40米，電機功率30KW。

3.2 礦用隔爆兼本質安全型交流變頻器參數：型號為BPJ1-75/660，輸入電壓660V，輸入電流85A，輸出電壓0～660V，輸入電流0～85A，頻率范圍10～50Hz，具有1140V降壓為660V供電技術，防爆標志為Exd[ib]I，數量一臺。

3.3 三相電子式電能表參數：型號為DBB-200/1140（660）DBB-400/1140（660），額定電壓1140（660）V，額定電流200或400A，即電流互感器容量與額定電流值相等，數量兩臺。

4 運行數據統計

為便于統計數據，按倍率進行換算，則倍率=電流互感器比值×電壓互感器比值。

5 現場測試

選用卡流表到現場測試，通過對工頻重載、空載和變頻重載、空載測量，數據如下：

6 電量分析

根據+1100運輸系統大巷，11#和12#皮帶機安裝基本參數，則12號安裝長度較11號安裝長度多14米，考慮安裝數據不是相同長度，應將兩臺皮帶安裝長度換算為同一工況點，即同等同一廠家設備、同等電動機功率、同一安裝長度，則12號皮帶多電量32.5%，根據表（1）和（2）數據得出：

6.1 12#皮帶機（普通開關）：（119.5-117.2）×912=2097.6度。

12#皮帶機實際用電量為2097.6-1050×32.5%=1756.35度。

6.2 11#皮帶機變頻器開關：（15.1-12.3）×375=1050度。

根據上述電量計算，得出節能為：（12#皮帶機-11#皮帶機）/12#皮帶機，即=（1756.35-1050）/1756.35=0.4，則節約電度40%。

6.3 同一載貨運行時，11號工頻-11號變頻=（11.2-8.8）/11.2=0.214，則節約電度21.4%。

綜合上述結論，以42Hz、30KW電機為例，即購買一臺礦用隔爆兼本質安全型交流變頻器投入12萬元，年節約資金為：工作18小時/天×365天×30×40%×0.53度/元=4.3萬元，3年不到收回成本。

7 結論

7.1 節能效果，在21.4～40%，大功能的負載節能效果更為明顯。

7.2 優化供電設計，實現高電壓變低電壓的變頻供電新技術，解決礦井供電電壓等級過多，設備安裝繁瑣等安全管理問題。

7.3 變頻調速技術，有效解決礦井設計初期，大馬拉小車的不經濟運行方式。

7.4 啟動實現軟啟動，對電氣設備的使用壽命延長，維護檢修工作量一定程度降低。

參考文獻

[1]《計劃用電》，用電管理培訓教材，水利電力出版社，1983年7月第一版.

[2]《礦山電工學》高等學校教學用書（采掘工程專業），煤炭工業出版社，1984年12月第一版.

[3]《煤礦電工手冊》煤炭工業出版出版社，1987年11月第一版.

[4]《煤礦安全規程》中國法制出版出版社，2011年11月第一版，書號ISBN 978-7-5093-2627-5.