煤礦帶式輸送機(jī)傳動系統(tǒng)及節(jié)能技術(shù)淺析

訾連

中煤新集二礦 安徽淮南 232180

在電力電子技術(shù)和工業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步的影響下，變頻節(jié)能技術(shù)得到越來越多的應(yīng)用。煤礦企業(yè)往往需要消耗大量的電能。鑒于此，將變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，下面簡要分析煤礦帶式輸送機(jī)中頻變頻節(jié)能系統(tǒng)存在的問題。

1 工程概況

中煤新集二礦強(qiáng)力皮帶機(jī)擔(dān)負(fù)著全礦原煤運(yùn)輸任務(wù)，初始安裝于1996年6月，皮帶機(jī)頭標(biāo)高-461m。2010年7月進(jìn)行整機(jī)更換升級改造，運(yùn)輸長度930m；2017年10月延伸至-750m水平，運(yùn)輸長度1430m。現(xiàn)主機(jī)型號為DTL120/120/4×630，最高帶速4.5m/s，帶寬為1200mm，主電機(jī)型號為YBBP450L2-4，安裝四臺機(jī)組，三機(jī)運(yùn)行，一機(jī)備用，單機(jī)功率630KW，運(yùn)輸量1000t/h。電控采用唐山開誠公司生產(chǎn)ZJT2-800/1140（A）變頻調(diào)速裝置，配備天津華寧公司生產(chǎn)KTC-101通訊、控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)軟啟動和遠(yuǎn)程集中控制。該皮帶機(jī)設(shè)有《煤礦安全規(guī)程》要求的各種保護(hù)裝置，安裝有2臺1175NRT型逆止器和1臺PZ-1800/388型液壓制動器。另設(shè)有沿線急停閉鎖功能和巷道照明。皮帶巷現(xiàn)有4臺甲帶式給料機(jī)供-650m、-750m水平出煤和進(jìn)行矸石分流，機(jī)頭配電點(diǎn)采用雙電源供電，四臺主電機(jī)均采用BG-200/6高壓開關(guān)和BSG-1000變壓器單獨(dú)供電。

2 系統(tǒng)組成

在煤礦運(yùn)輸過程中所應(yīng)用的帶式輸送機(jī)變頻節(jié)能系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成，其一是變頻傳動部分，其中，在隔爆變頻器的支持下，變頻傳動部分功能得以有效發(fā)揮，以此來對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，滿足運(yùn)行速度調(diào)整需求，此種方式下電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，在設(shè)定保護(hù)參數(shù)方面也具有一定便利性。其二是控制系統(tǒng)，以PLC為支持，致力于控制相關(guān)設(shè)備并分析傳感器信號，促進(jìn)了輸送帶速度調(diào)節(jié)與故障保護(hù)的順利實(shí)現(xiàn)，其中控制設(shè)備對象主要包括制動閘、變頻器等。其三是傳感器，該部門主要價(jià)值就是服務(wù)于控制部分，正是由于傳感器功能的發(fā)揮，才促進(jìn)了設(shè)備精準(zhǔn)控制與有效保護(hù)的實(shí)現(xiàn)。

3 煤礦帶式輸送機(jī)中變頻節(jié)能系統(tǒng)的應(yīng)用過程

煤礦帶式輸送機(jī)的運(yùn)行分為三個(gè)部分：初級階段，啟動階段和輸送階段。在初始階段，所需的時(shí)間由輥驅(qū)動皮帶輪的靜電阻反應(yīng)的時(shí)間決定。啟動階段的關(guān)鍵是皮帶剛剛工作的時(shí)刻，并且該過程是對動態(tài)阻力的瞬時(shí)靜態(tài)阻力。在這個(gè)過程中，由于瞬時(shí)阻力從靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài)，傳送帶橫截面的動態(tài)張力瞬間增加，傳送帶的振動是其實(shí)際的實(shí)施例。在啟動時(shí)，交付的關(guān)鍵是初始張力會增加皮帶張力。在運(yùn)輸期間，由于主相的啟動，輸送機(jī)達(dá)到大的旋轉(zhuǎn)速度，這導(dǎo)致操作狀態(tài)的不穩(wěn)定，因?yàn)樵谶\(yùn)輸過程中形成了相當(dāng)大的動態(tài)張力。并且因?yàn)閭魉蛶钦硰椥泽w，所以力的影響將不可避免地變形，并且張力受到啟動張力的限制。因此，對于傳送帶的一部分，僅靜電阻小于兩側(cè)之間的差。它可以開始。當(dāng)輸入驅(qū)動力改變時(shí)，它將撞擊傳送帶并形成峰值張力。因此，只有當(dāng)結(jié)合變頻調(diào)速技術(shù)調(diào)節(jié)驅(qū)動設(shè)備時(shí)，才能消除峰值張力，從而降低帶式輸送機(jī)的損壞程度。

然而，在不穩(wěn)定的工作條件下，傳送帶不僅受到靜態(tài)張力的影響，而且由于變化的速度而受到額外的張力。特別是，當(dāng)張力和靜張力相互疊加時(shí)，驅(qū)動輥位置處的輸送機(jī)的張力迅速增加，導(dǎo)致輸送機(jī)的不穩(wěn)定操作或輸送機(jī)部件的破壞，從而使得輸送機(jī)難以順利運(yùn)行。變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)運(yùn)行頻率和電壓的變化，保證整個(gè)起動過程的穩(wěn)定性和安全性，還可以延長輸送機(jī)電機(jī)的使用壽命。同時(shí)，變頻調(diào)速技術(shù)的速度調(diào)節(jié)功能可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載在傳送帶上的均勻分布，從而減少傳送帶的損耗，從而實(shí)現(xiàn)功率平衡功能。

4 節(jié)能降耗效果分析

就帶式輸送機(jī)運(yùn)行情況中，無論是空載狀態(tài)還是輕載狀態(tài)下，其輸出功率都會受到變頻節(jié)能系統(tǒng)運(yùn)行的影響而使輸出頻率有所降低，約在20Hz-30Hz之間，帶速也會有所下降，此時(shí)對節(jié)能降耗進(jìn)行計(jì)算，并就節(jié)能降耗實(shí)際效果展開分析。研究表明，變頻電機(jī)應(yīng)用模式下變頻器輸出頻率與輕載狀態(tài)下帶式輸送機(jī)輸出頻率下降程度都會在一定程度上對實(shí)際節(jié)能降耗效果產(chǎn)生影響，變頻器輸出頻率降低至10Hz或者輕載狀態(tài)下帶式輸送機(jī)輸出頻率降低至20Hz時(shí)為最佳節(jié)能降耗狀態(tài)。在不同的運(yùn)行條件下，變頻器都具有良好的應(yīng)用價(jià)值，能夠滿足滿載、半載和空載的運(yùn)行需求，對于電機(jī)功率因數(shù)的提升以及帶式輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性的改善都具有重要意義[1]。通過變頻節(jié)能系統(tǒng)的應(yīng)用，促進(jìn)了電機(jī)運(yùn)行功率因數(shù)的變化，電機(jī)效率得到明顯改善，在降低電流的同時(shí)，有效減少了不必要的線路損耗，從而真正實(shí)現(xiàn)技能降耗，在不同的工況條件下以及現(xiàn)場情況下，所產(chǎn)生的節(jié)能效果也存在一定差異性。

就煤礦帶式輸送機(jī)運(yùn)行情況來看，變頻節(jié)能系統(tǒng)的應(yīng)用不僅有助于節(jié)能降耗，還能夠改善系統(tǒng)磨損問題，尤其是在半載工況下，通過對比可以發(fā)現(xiàn)，電機(jī)轉(zhuǎn)速明顯下降，系統(tǒng)磨損有效降低，變頻節(jié)能工況下帶式輸送機(jī)所使用的年限要明顯長于在工頻工況下的帶式輸送機(jī)，輸送帶磨損減少。在煤礦運(yùn)輸過程中，對于帶式輸送機(jī)的應(yīng)用若能夠保證速度與運(yùn)量達(dá)到組價(jià)匹配狀態(tài)，則能夠更進(jìn)一步提升節(jié)能降耗效果。

5 結(jié)語

變頻節(jié)能系統(tǒng)在煤礦帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用可以減少能量損失，優(yōu)化工作狀態(tài)，減少機(jī)械損失，延長機(jī)電設(shè)備的使用壽命等。可以優(yōu)化煤礦的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高，確保精細(xì)化管理機(jī)電設(shè)備在保證安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上滿足煤礦企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求。