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【摘要】随着全球电力需求的增长和工业的发展，煤炭作为一种经济性的能源资源仍具有一定的竟争力，但随着科技的不断发展和人类对生存环境的要求，煤炭行业已经从高利润高回报的黄金时期过渡到了现在的低利润时期，如何在现在的煤炭行业中站稳脚跟，自动化水平和生产成本的高低将直接决定着企业的命运。然而，煤炭企业的自动化水平和成本的高低则是由企业机电运输先进程度来衡量的，因此作为运输系统中的胶带运输就显得不可或缺和尤为重要， 胶带运输的控制系统是否可靠、优越直接决定着一个煤矿生产能力的大小和自动化水平的高低。本文就对煤矿皮带运输系统中的变频调速技术的运用进行了具体的分析。
【关键词】运输皮带系统；变频调速技术；运用分析；
1引言
因为变频调速技术具有显著的节能效果以及先进的调速方式，而得到了很广泛的运用。但在我国的煤炭生产领域目前使用高压变频的较多，而使用低压变频的还很少，而在煤矿生产中还有一大半设备是低压设备，从中挖掘节能的潜力还是相当的大，因此，在煤矿企业中拓宽使用变频调速技术就显得迫在眉睫和尤为重要。煤矿企业使用的机械很大一部分是运用电动机来拖动的，就比如采煤机、提升机、运输机、水泵、风机等设备，但对于其中的某些设备而言对其进行变频控制实现的利润远可能小于投资成本，然而皮带运输机就不一样，因为主要运输巷道的胶带输送机在实际生产中不是一成不变的按额定承载能力进行运输，而是有相当长的一段时间几乎等同于空载的运输，而且其投资成本和功率几乎相当于原煤生产所有投资和功率总和的三分之一以上，因此，它的正常与否将直接影响到整个生产系统能力的发挥和成本的控制，怎样对输送机系统进行合理有效的管理和使用就显得非常重要。所以，将变频调速技术推广和大面积运用到煤矿胶带运输系统中已是势在必行。
2 煤矿运输机的特性及变频调速技术的原理
2.1 煤矿运输机的特性
根据对胶带输送机的研究得知，恒速负载是运输负载的特性。输送机在运行时，其系统在不同的负载扭矩下运行的速度几乎是没有变化的。在输送机进行材料的正常运送时，其负载具有均匀性的特点，其负载电阻会在一定的小范围内发生扭矩变化。但在实际的整个生产运输的过程中，输送带的速度是差不多的，而输送机的负载则不是一成不变的，而当负载发生变化后输送机的无功消耗就明显增大。由此可见，运输机的系统是一个非常复杂的系统，实现输送机的调速和降耗这一课题就难以得到解决。但是如果使用变频调速技术，输送机速度的反馈就可以预先给定，扭矩可以通过对负载的监测和控制来自动调节，还可以根据实际运行中的需求对输送带的张力进行测量，并把测量的张力引进控制系统从而控制输送机工作的全过程，这样将会使得整个运输系统更加的稳定可靠、实用、经济。
2.2 变频调速技术的原理
以往传统的煤矿调速技术一般都是采用交流电阻调速的方式，在运行的时候有维护难、功耗大、使用效率低等方面的弊端。而变频调速技术就弥补了这方面的缺陷，它通过改变调速电机输入电源的频率，使电机的转速改变。这样的原理就是根据电机的负载以及它的变化要求改变电机的电流频率，并结合电压的变化来调节，在电机转速不同时，能够确保其具有非常高的运行效率，实现降低电机的功耗以及改变启动性能，降低了电机与自身的附属设备免于瞬间相互冲击，延长了电机的运行寿命，同时还提高了煤矿设备运行时的精确度。依据相关的资料显示，在煤矿系统中运用变频调速技术可以使其降低40%左右的功耗。
3 在煤矿输送机中应用变频调速技术的优势
如果把变频技术应用在煤矿的胶带输送机中。胶带是一个弹性体，它在运行或静止时内部可以贮藏很大的能量。但是在起动过程中，输送机如果使用直接启动装置，它内部贮藏的能量就会很快的被释放出去，在胶带上形成张力波，胶带及输送机机架遭到张力波的破坏。为了消除这一隐患，根据调查目前我国的煤矿企业中一般都采用液力耦合器、摩擦式耦合器、软启动开关或双速开关实现软启動，但以上这些启动方式它只能解决胶带输送机的软起动问题，与变频器技术的驱动相比，它就显得非常的劣势，以下就详细的分析了以上启动方式与变频调速系统在性能上的差异。
3.1 在节能上的比较
液力耦合器或摩擦式耦合器的低速性能要比变频调速器的节能效果差很多。这是因为变频器是通过改变电机的转速来实现调速的，况且在电动机输出转速降低的时候运行效率比较高，其在额定转速时效率是0.97，额定转速在75%时运行效率大于 0.95，额定转速在20%时运行效率大于 0.9 。而液力耦合器则不能实现减速，只能通过其它辅助设施使电机减速来实现运输机的减速，然而耦合器的运行效率会随着电动机输出转速的降低而降低，在电动机输出转速降低的时候，液力耦合器的运行效率下降的速度就会很快，在正常情况下，当额定转速在75%时其运行效率仅有0.7左右，额定转速在20%时运行的效率仅有0.2左右。
3.2 在起动性能上的比较
当电动机直接起动的时候会产生4 ～ 7倍的额定电流，强大的冲击电流会对电动机和电网和供电设施都产生不利影响，首先，这个电流不仅在线路和电动机中会产生损耗、引起发热导致绝缘老化；还会在起动的时候增加电动机定子引线电流，造成定子引线开焊等故障隐患；其次，瞬间起动较大的电流会导致电动机内部机械的热应力和应力都发生变化，容易对机械造成磨损，严重的甚至直接被损坏；再有就是还会引起电网的电压下降，影响其他设备的正常运行。然而采用变频调速技术就可以首先实现软起动，从而消除启动时由于大电流对电动机和电网及辅助设施产生的冲击，发挥了设备的性能，提高了使用效率，延长了设备的使用寿命，并有效的降低了用电的配备容量，节省增容费和由于设备设施损坏所产生的投资费用。并且使用变频调速技术还可以对电动机起动的全程进行控制，对其起动点及爬坡段等都可以进行设置，达到设备运转的平稳、可靠，从而更好的为矿井安全生产服务。 3.3在运行可靠性及运行维护上的比较
普通的启动方式由于大电流和破坏力的存在，容易导致供电设备设施烧坏和机械设备设施发生扭曲、拉伤等现象，造成设备影响事故频发。再者如果通过液力耦合器或摩擦式耦合器来实现软启动，就要把耦合器连接在电机和减速箱中间，这样就增加了在其出现故障时更换得难度，出现故障时必须停机维修，否则将无法继续运行，据统计正常情况下更换一次耦合器需要4位职工2小时的工作量。还有就是耦合器的管理系统和机械结构比较复杂，长时间的运行时，容易导致液体及连接装置的的温度升高以及发生漏液的现象，给人身安全带来隐患。然而使用变频调速系统的技术就不但可以消除以上由于大电流和破坏力对设备设施的影响，还由于变频调速设施的故障率低，对设备造成的影响也较少，再就是变频调速设施一般分为变频调速和旁路启动，当变频出现故障时可以用旁路启动，变频调速设施维护也较为方便，一般的维护主要是保养，出现故障时主要以更换插件为主，从而降低了影响，减少了人员和物力的不必要浪费。
3.4 在功率平衡功能上的比较
煤矿用胶带输送机多数为双电机拖动，但在实际使用中由于滚筒直径、同步齿轮啮合度、电机速度和减速箱变速比的微小差别，导致两台电机在做功时产生互相制约，两台电机的功率都不能得到充分的发挥，不仅造成大量的无功消耗，还会引起机械传动装置的磨损和损坏，而目前大多数选用耦合器进行连接则无法解决此类问题。但选用变频调速装置进行控制就能解决此类问题，变频调速装置可以实现闭环调速，能根据每台电机具体做功的需要对电机进行调速，从而达到每台电机输出功率的充分利用，使电机功率达到动态平衡，进而降低电机的无功消耗和减少机械装置的维修费用。
4提高功率因数实现节能
在煤矿运输中的皮带系统要考虑到煤矿的产量是在逐年提高的，因此设计的时候其富裕量要很
大，在煤矿运行的初期， 胶带机作为主要的运输设备， 由于长期运行在接近于欠载的情况中，加之在上述功率平衡功能上存在的问题，就导致其在很低的功率因数情况下运行，通常情况下胶带机电机的功率因数为0.7；而使用了变频调速技术后，基于它巨大的容性储备，就可以把电机的无功功率消耗直接转换为有功消耗，从而确保了电动机的功率因数始终保持在0.9以上，真正的实现节能。
5 结束语
在煤礦运输皮带系统中运用变频调速技术，能够有效的实现实际运行中的各种特殊要求，通过采用它具有的各种功能保证了其运行的安全性、可靠性，又因为它比传统的调速系统在调速和控制性能上更加的优越，既节约能源，自动化的程度又高，所以变频调速技术在煤矿运输皮带系统中的广泛运用将成为一种必然趋势。
【参考文献】
【I】陈旭，马少华，徐瑞洁.矿井提升机变频调速方案的研究Ⅲ.黑龙江科技信息，2009，6： 179—180.
【2】仝庆居，步召轩.变频调速技术原理及其在煤矿系统中的应用[J].科技创新导报，2010， 17：64.
【3】杨书源.常用变频器的应用.北京：电子工业出版社，2006.
作者简介
李枝胜（1967-），男，汉族，大专学历，电气工程师，现任靖远煤电集团红会一矿北采区机电副区长，一直从事煤矿机电运输技术管理工作
雷红兵（1981-），男，汉族，大专学历，机电助理工程师，现任靖远煤电集团大水头煤矿机运部部长，一直从事煤矿机电运输技术管理工作
【关键词】运输皮带系统；变频调速技术；运用分析；
1引言
因为变频调速技术具有显著的节能效果以及先进的调速方式，而得到了很广泛的运用。但在我国的煤炭生产领域目前使用高压变频的较多，而使用低压变频的还很少，而在煤矿生产中还有一大半设备是低压设备，从中挖掘节能的潜力还是相当的大，因此，在煤矿企业中拓宽使用变频调速技术就显得迫在眉睫和尤为重要。煤矿企业使用的机械很大一部分是运用电动机来拖动的，就比如采煤机、提升机、运输机、水泵、风机等设备，但对于其中的某些设备而言对其进行变频控制实现的利润远可能小于投资成本，然而皮带运输机就不一样，因为主要运输巷道的胶带输送机在实际生产中不是一成不变的按额定承载能力进行运输，而是有相当长的一段时间几乎等同于空载的运输，而且其投资成本和功率几乎相当于原煤生产所有投资和功率总和的三分之一以上，因此，它的正常与否将直接影响到整个生产系统能力的发挥和成本的控制，怎样对输送机系统进行合理有效的管理和使用就显得非常重要。所以，将变频调速技术推广和大面积运用到煤矿胶带运输系统中已是势在必行。
2 煤矿运输机的特性及变频调速技术的原理
2.1 煤矿运输机的特性
根据对胶带输送机的研究得知，恒速负载是运输负载的特性。输送机在运行时，其系统在不同的负载扭矩下运行的速度几乎是没有变化的。在输送机进行材料的正常运送时，其负载具有均匀性的特点，其负载电阻会在一定的小范围内发生扭矩变化。但在实际的整个生产运输的过程中，输送带的速度是差不多的，而输送机的负载则不是一成不变的，而当负载发生变化后输送机的无功消耗就明显增大。由此可见，运输机的系统是一个非常复杂的系统，实现输送机的调速和降耗这一课题就难以得到解决。但是如果使用变频调速技术，输送机速度的反馈就可以预先给定，扭矩可以通过对负载的监测和控制来自动调节，还可以根据实际运行中的需求对输送带的张力进行测量，并把测量的张力引进控制系统从而控制输送机工作的全过程，这样将会使得整个运输系统更加的稳定可靠、实用、经济。
2.2 变频调速技术的原理
以往传统的煤矿调速技术一般都是采用交流电阻调速的方式，在运行的时候有维护难、功耗大、使用效率低等方面的弊端。而变频调速技术就弥补了这方面的缺陷，它通过改变调速电机输入电源的频率，使电机的转速改变。这样的原理就是根据电机的负载以及它的变化要求改变电机的电流频率，并结合电压的变化来调节，在电机转速不同时，能够确保其具有非常高的运行效率，实现降低电机的功耗以及改变启动性能，降低了电机与自身的附属设备免于瞬间相互冲击，延长了电机的运行寿命，同时还提高了煤矿设备运行时的精确度。依据相关的资料显示，在煤矿系统中运用变频调速技术可以使其降低40%左右的功耗。
3 在煤矿输送机中应用变频调速技术的优势
如果把变频技术应用在煤矿的胶带输送机中。胶带是一个弹性体，它在运行或静止时内部可以贮藏很大的能量。但是在起动过程中，输送机如果使用直接启动装置，它内部贮藏的能量就会很快的被释放出去，在胶带上形成张力波，胶带及输送机机架遭到张力波的破坏。为了消除这一隐患，根据调查目前我国的煤矿企业中一般都采用液力耦合器、摩擦式耦合器、软启动开关或双速开关实现软启動，但以上这些启动方式它只能解决胶带输送机的软起动问题，与变频器技术的驱动相比，它就显得非常的劣势，以下就详细的分析了以上启动方式与变频调速系统在性能上的差异。
3.1 在节能上的比较
液力耦合器或摩擦式耦合器的低速性能要比变频调速器的节能效果差很多。这是因为变频器是通过改变电机的转速来实现调速的，况且在电动机输出转速降低的时候运行效率比较高，其在额定转速时效率是0.97，额定转速在75%时运行效率大于 0.95，额定转速在20%时运行效率大于 0.9 。而液力耦合器则不能实现减速，只能通过其它辅助设施使电机减速来实现运输机的减速，然而耦合器的运行效率会随着电动机输出转速的降低而降低，在电动机输出转速降低的时候，液力耦合器的运行效率下降的速度就会很快，在正常情况下，当额定转速在75%时其运行效率仅有0.7左右，额定转速在20%时运行的效率仅有0.2左右。
3.2 在起动性能上的比较
当电动机直接起动的时候会产生4 ～ 7倍的额定电流，强大的冲击电流会对电动机和电网和供电设施都产生不利影响，首先，这个电流不仅在线路和电动机中会产生损耗、引起发热导致绝缘老化；还会在起动的时候增加电动机定子引线电流，造成定子引线开焊等故障隐患；其次，瞬间起动较大的电流会导致电动机内部机械的热应力和应力都发生变化，容易对机械造成磨损，严重的甚至直接被损坏；再有就是还会引起电网的电压下降，影响其他设备的正常运行。然而采用变频调速技术就可以首先实现软起动，从而消除启动时由于大电流对电动机和电网及辅助设施产生的冲击，发挥了设备的性能，提高了使用效率，延长了设备的使用寿命，并有效的降低了用电的配备容量，节省增容费和由于设备设施损坏所产生的投资费用。并且使用变频调速技术还可以对电动机起动的全程进行控制，对其起动点及爬坡段等都可以进行设置，达到设备运转的平稳、可靠，从而更好的为矿井安全生产服务。 3.3在运行可靠性及运行维护上的比较
普通的启动方式由于大电流和破坏力的存在，容易导致供电设备设施烧坏和机械设备设施发生扭曲、拉伤等现象，造成设备影响事故频发。再者如果通过液力耦合器或摩擦式耦合器来实现软启动，就要把耦合器连接在电机和减速箱中间，这样就增加了在其出现故障时更换得难度，出现故障时必须停机维修，否则将无法继续运行，据统计正常情况下更换一次耦合器需要4位职工2小时的工作量。还有就是耦合器的管理系统和机械结构比较复杂，长时间的运行时，容易导致液体及连接装置的的温度升高以及发生漏液的现象，给人身安全带来隐患。然而使用变频调速系统的技术就不但可以消除以上由于大电流和破坏力对设备设施的影响，还由于变频调速设施的故障率低，对设备造成的影响也较少，再就是变频调速设施一般分为变频调速和旁路启动，当变频出现故障时可以用旁路启动，变频调速设施维护也较为方便，一般的维护主要是保养，出现故障时主要以更换插件为主，从而降低了影响，减少了人员和物力的不必要浪费。
3.4 在功率平衡功能上的比较
煤矿用胶带输送机多数为双电机拖动，但在实际使用中由于滚筒直径、同步齿轮啮合度、电机速度和减速箱变速比的微小差别，导致两台电机在做功时产生互相制约，两台电机的功率都不能得到充分的发挥，不仅造成大量的无功消耗，还会引起机械传动装置的磨损和损坏，而目前大多数选用耦合器进行连接则无法解决此类问题。但选用变频调速装置进行控制就能解决此类问题，变频调速装置可以实现闭环调速，能根据每台电机具体做功的需要对电机进行调速，从而达到每台电机输出功率的充分利用，使电机功率达到动态平衡，进而降低电机的无功消耗和减少机械装置的维修费用。
4提高功率因数实现节能
在煤矿运输中的皮带系统要考虑到煤矿的产量是在逐年提高的，因此设计的时候其富裕量要很
大，在煤矿运行的初期， 胶带机作为主要的运输设备， 由于长期运行在接近于欠载的情况中，加之在上述功率平衡功能上存在的问题，就导致其在很低的功率因数情况下运行，通常情况下胶带机电机的功率因数为0.7；而使用了变频调速技术后，基于它巨大的容性储备，就可以把电机的无功功率消耗直接转换为有功消耗，从而确保了电动机的功率因数始终保持在0.9以上，真正的实现节能。
5 结束语
在煤礦运输皮带系统中运用变频调速技术，能够有效的实现实际运行中的各种特殊要求，通过采用它具有的各种功能保证了其运行的安全性、可靠性，又因为它比传统的调速系统在调速和控制性能上更加的优越，既节约能源，自动化的程度又高，所以变频调速技术在煤矿运输皮带系统中的广泛运用将成为一种必然趋势。
【参考文献】
【I】陈旭，马少华，徐瑞洁.矿井提升机变频调速方案的研究Ⅲ.黑龙江科技信息，2009，6： 179—180.
【2】仝庆居，步召轩.变频调速技术原理及其在煤矿系统中的应用[J].科技创新导报，2010， 17：64.
【3】杨书源.常用变频器的应用.北京：电子工业出版社，2006.
作者简介
李枝胜（1967-），男，汉族，大专学历，电气工程师，现任靖远煤电集团红会一矿北采区机电副区长，一直从事煤矿机电运输技术管理工作
雷红兵（1981-），男，汉族，大专学历，机电助理工程师，现任靖远煤电集团大水头煤矿机运部部长，一直从事煤矿机电运输技术管理工作