煤礦皮帶機變頻器節能及實現途徑研究

李飛飛

（山西潞安集團蒲縣伊田煤業有限公司， 山西 臨汾 041204）

1 煤礦皮帶機中變頻器的節能作用

1.1 實現軟啟動和軟停車

煤炭在運送過程中，皮帶機內的變頻器工作初期要應用驅動器啟動。皮帶啟動目的無法自行達成，需電機輔助。電機啟動初期運行速度相對較慢，推動了皮帶啟動進程，皮帶在啟動的過程中會緩慢釋放能量，故此盡管啟動過程中會生成部分張力，但是極為輕微，甚至不會對個體設備造成傷害。停車環節減速也是這個道理，減速環節中先停止發動機，此時發動機由快減慢，皮帶運行速度也有所降低。變頻器在煤礦皮帶機中的應用使機械設備不會因為意外停車而對皮帶結構完整性造成損傷[1]。例如，伊田煤業公司應用ZJT-160/660型礦用隔爆兼本質安全型變頻調速裝置作為帶式輸送機的驅動系統（見圖1），在技術上體現一定前瞻性與高端性，并且在節能方面發揮的作用極為顯著。

1.2 有效降低對皮帶的強度標準

變頻器安裝進皮帶機后，可以自動整改啟動時間，從而實現對皮帶機啟動時間的有效管控，以防皮帶機突然啟動。皮帶機中安裝變頻器后，對皮帶質量提出的標準就相應降低。

1.3 強化功率平衡性

煤礦皮帶機可以應用的驅動手段是多樣的，最常用的驅動設備為單筒滾筒驅動和雙筒滾筒驅動兩種，繼而對變頻器進行調整，促使皮帶與電機運轉速度一致，保障了機電運行的平穩性。

2 變頻器在煤礦皮帶機上的應用

煤礦皮帶機變頻器在運轉過程中，受到外界因素的影響，運行效率會受到一定影響，常見的有電動機溫度過高、電磁波擾亂、諧波頻率太高等[2]。上述問題的存在，不僅會對變頻器工作運行效率造成負面影響，也會對皮帶結構完整性造成損傷，煤礦皮帶機正常運行受阻。

比如額定功率500 kW的煤礦皮帶機不設置變頻器的時候，煤炭消耗電能量為9 470 kWh。應用變頻器以后，煤炭消耗的電量為6 147 kWh。由此可以發現，應用變頻器后能夠大幅度降低電能耗損量。

圖1 ZJT-160/660型礦用隔爆兼本質安全型變頻調速裝置圖

3 煤礦皮帶機變頻節能改造措施

3.1 確保相關技術控制的全面性

對于現代自動化控制的煤礦皮帶機而言，運行重點在維護煤礦企業產能與產業運轉的高效性方面上，此時主動采用全面性技術對其進行管控是極為必要的。煤礦企業在選用變頻器過程中，較高規格的變頻器通常是首選，借此途徑達到維護確保變頻器與皮帶機運行模式相匹配的目標。故此只有高度重視變頻器自體的質量，才能有效規避變頻器運行過程中出現的缺點或隱患，變頻器與皮帶機運行的安全性均有不同程度的保障[3]。煤礦企業應嚴格遵照現行的技術程序與準則去達到對皮帶機運行狀況有效管控的目的，最終維護與強化皮帶機在傳送物料進程的安穩性與高效性。和傳統類型的變頻器相比較，自動化變頻器應當管控在雙倍或者更大的啟動轉矩，只有在滿足特殊啟動轉矩規范的情況下，才會更好地維護皮帶機運轉的順暢性。例如西門子變頻器MM430，能夠對皮帶運轉安穩性與靈活性進行有效控制，并且在欠壓與過壓的情景下，達到對皮帶機設備性能有效維護的目標。

3.2 快速實現散熱性能

煤礦企業與其他領域的工作條件相比較，井下作業環境相對惡劣。這主要是因為井下粉塵過度，通風條件較差。在井下作業特殊環境作用下，煤礦企業選用的皮帶機務必滿足現行的技術指標，這樣才可能符合更高的防爆與散熱標準。通常情況下，技術人員總會將變頻器安置在防爆腔的內部，這類應用形式體現出變頻散熱的功效。若煤礦井下選用普通性能的冷水冷風散熱裝備，那么皮帶機就很難適應井下較為惡劣的環境進行運轉。面對目前煤礦企業井下變頻散熱條件應進行整體改進，煤炭企業應專致于創新變頻裝置的散熱流程上，只有整體創新改造，才能確保從根源上規避能源耗損量過高的現象，這樣皮帶機在運行過程中熱能就可以及時散發。

3.3 提升電磁兼容性

總結長期的井下實踐經驗，發現煤礦變頻器和皮帶機設備在運轉過程中均承受高次諧波、電磁輻射或者電壓波動帶來的沖擊。在多樣因素的侵擾下，變頻器自身也可能帶有高次諧波。具體體現在輸出或者輸入電壓環節中，變頻器將擾亂周邊環境質量。面對井下運轉的皮帶機變頻器，應不斷強化其抵抗外界多變環境干擾的能力，對變頻器自體的電磁兼容性給予高度重視，整體提升。只有在裝置自身電磁兼容性有所保障的基礎上，才能夠從源頭上防控過于頻繁的電磁擾亂，在維持變頻器節能功效的基礎上將故障隱患扼殺在萌芽狀態中。

4 結語

煤炭始終是推動我國社會經濟發展進步的重要資源，但煤炭資源浪費現象日益嚴重。故此，采用有效辦法降低煤炭資源耗損和踐行可持續發展的路線，是現代煤炭企業的第一要務。煤炭企業應加大對變頻器在煤礦皮帶機中的應用，并在應用過程中不斷改進與優化其性能，從而提高煤炭加工中煤炭的利用率。

[1] 王建華.變頻技術在煤礦皮帶機改造中的應用分析[J].科技風，2014（7）：50.

[2] 孫啟武.合康BPJ防爆變頻器在皮帶機上的主從同步應用[J].國內外機電一體化技術，2015，18（6）：47-48.

[3] 孫啟武.合康BPJ防爆變頻器在皮帶機上的主從同步應用[J].變頻器世界，2016（1）：103-105.