冯健
枣庄矿业（集团）济宁岱庄煤矿有限公司，山东省济宁市微山县欢城镇，277606
【摘要】随着社会的不断进步，科学技术的不断发展，煤矿采集的设备及其工艺也得到了不断的改进和优化，其原煤的产量也得到了不断地增加。而其中煤矿的运输系统，尤其是胶带机的运输系统可以说是在煤矿的生产中起到了关键性的作用。从某种意义上讲，胶带机控制系统是否优越可靠则是决定了煤矿生产力的大小以及其自动化程度的高低。本篇文章旨在探讨变频技术在煤矿运输系统中的应用，作了简要分析，望可以提供一定的参考价值。
【关键词】变频技术；煤矿运输系统；皮带运输
变频器主要是用来通过改变交流电电压和频率从而使相关机电设备的运行速度得到调节控制。现目前变频器已经在煤矿领域获得了较为广泛的应用，为了使煤矿矿井获得良好的收益，作为煤井下煤炭运输主要设备的皮带运输机的安全、高效的运作是不可或缺的前提条件[1]。 根据相关规定，由于运输皮带有着一定程度的弹性，所以皮带机需要通过软启动的启动方式启动[2]。但目前我国煤矿常通过液力耦合器进行软启动，但这种启动方式存在设备水电组容易给环境造成污染、皮带承载压力较大以及多电机转矩较难得到平衡等等问题。但如果其驱动电机运用变频技术就可以较好规避此类问题，通过对变频器的调速原理进行分析可以把变频技术应用至皮带运输机中的电机调速系统。根据研究显示，采用这种方式可以使皮带运输机的启动更加平稳，多电机转矩也得到了平衡，电能的消耗得到有效减少进而皮带的使用寿命也得到了有效延长，经济效益得以提高，有着优秀的价值。
一、变频技术的应用
在我国，为了响应构建节约型社会的号召，变频节能技术在矿山、机械以及电力等较多行业得到了广泛应用。就煤矿企业来说，露天矿井的各个生产系统的用电占整个矿井用电量的70%--90%；在未使用变频节能措施之前，水泵风机等流体负载的平均运转效率只能达到20--50%，这对矿井的提升机、空压机以及采掘运输方面等有着较大动力负荷变化的机电设备而言的能源消耗以及设备的维护方向浪费较大。根据有关的资料文献显示，2010年时国有的重点煤矿通风机总量在3--4万台左右，但其平均的通风效率只有45%--60%不到；我国的几十个大型煤矿集团公司有4.5--6万多台主排水泵，风机的排水电消耗大约在2500亿kWh，占了矿井总用电的40%以上，因此变频技术在改造新设备中将会有显著成效。
二、液力耦合器的缺点
（一）空载启动
当通过液压耦合器软启动时首先会发生空载启动。这是因为启动频率作为工作频率时通常会有超过点击额定电流4倍左右的大电流存在，于是电流产生的瞬间就会使电机中的机械应力瞬间内扩大，极易严重损伤内部机件[3]。此外空载启动还会导致电压下降进而对其他几点设备的正常运作带来影响。为了应对上述情况常于皮带运输机上安装额外的软启动设备如水电阻等等。
（二）污染环境
如果液压耦合器的工作时间较长那么水电阻液体的温度会持续升高，到达阈值时就会融化合金塞导致漏液情况出现。这不仅增加了维护的工作量，也对环境造成了严重污染。
（三）电机驱动转矩不平衡
选用与煤矿井下的皮带运输机皮带的长度都比较大，其运输工作量也较大，常常是通过多电机方式驱动。但是多电机驱动就会造成多电机驱动的功率不平衡，而液压耦合器无法对存在的不平衡进行有效的解决。
三、变频器的原理及其优势
（一）变频器的原理
变频器会将三相或是单项的交流电转换成为直流电，然后将第一步的直流电又再次转换成为交流电，虽然此时的交流电是三项或是单项的，但其电压和频率以及发生了改变，不再同于最开始的交流电。经由电机运行的曲线可知，原交流电的曲线已经平行下移了，这说明电机电机有了更大的启动转矩但却用了更小的启动电流，这就可以使电机可以通过更小的电流来启动重载负荷。
（二）变频器的优势
①皮带机更好的软启动。电机的缓慢启动是皮带机缓慢启动的基础，电机可以使皮带内部储存的能量得到有效释放，因此使输送器启动和停止时所产生的冲击力得到大幅度降低，使胶带损坏的情况得到了有效的避免。
②皮带的强度得以降低。变频器的启动时间可以于一小时之内进行调节，而皮带运输机的启动时间可以在3分钟之内进行调节，所以可以将启动时间进行适当的延长以降低皮带的强度要求来降低成本。再由于启动时的冲击力是比较小的，因此设备内部的构建损坏情况也就比较小，这使得皮带运输机内部部件的寿命得到了有效延长。
③验带功能。变频调速系统是采用无极调速的交流传动系统，来进行变速的，空载时可以于额定带速内将带速调低，这样皮带运输机就可以有低速验带功能更加便于检修。
④自动调速。基于煤流传感器的作用，变频器可以结合实际的负载情况自动调节皮带的速度，使得皮带的磨损程度得到有效降低。
⑤节能。皮带运输机的运煤量是随着煤炭开采量的变化而随之变化的，当液力耦合器进行软启动时，皮带的运行速度不好进行调节；而负载比较小的情况下或是空载时，皮带运输机往往还进行着高速运行，大量电能被消耗；但是生产需要无法被停止，因此皮带运输机也不能停止运作。但变频器驱动电机就可以使皮带运输机的运行速度得到控制，可以让皮带运输机的运行速度由负载的变化而随之变化，这就使得耗能情况得到大幅度降低，有效节约了能源的使用。
四、变频调速方案
各个电机的动力输出是通过皮带耦合来实现的，所以当皮带运输机通过多数量电机进行驱动时，一定要注意电机间的协调控制。如果电机出现滑差，则变频器的输出频率也会随之偏差，导致转矩的不平衡以及故障的出现。所以对电机的转矩采取针对性措施来使之平衡就非常重要，应用时通常有三种方案：一拖多并联运行、主从控制以及统一协调控制方案。其中，一拖多并联运行方案比较适合追求成本低、功率小、数量小于3台的电机变频调速系统，；而主从控制方案则适用于各个电机转矩可以进行均衡输出、间距小、数量小于3台的电机简单变频调速系统；统一协调控制方案则适用于间距较大、数量大于3台的复杂变频调速系统。一定要实事求是，从实际出发，结合煤场的实际情况，使负载平衡得到有效的控制。
结语：虽然变频技术在煤矿机电等设备中得到了越来越多的应用，但是应用范围还是不够广泛，而变频器的核心器件：晶闸管的国产化水平还不够高，国内的工业化身长也还未普及，缺乏核心技术的自主知识产权。但随着科学技术的不断进步发展，变频技术日益完善，有着更大的应用空间和广泛的应用前景。在某煤矿胶带输送机运用四象限变频调速技术后，使液力耦合器装置下运输皮带机在启动时的出现的电机失控变频器将电机下运过程产生的电能返回馈至电网以及无效发热损耗以及电气系统的冲击问题；在井下皮带运输机中选用变频技术来代替原来的液力耦合器可以解决多个驱动电机转矩不平衡的问题，降低了耗能以及维护的工作量，延长了皮带的使用寿命进而降低了成本。根据一些实地应用结果，变频技术系统的运作稳定，使得自动化运行得到初步实现，带来了相当客观的经济效益。
参考文献：
[1]睢晶冰.变频技术在矿井皮带运输系统中的运用[J].机械管理开发,2016,31(07):95-96+108.
[2]陈学军.浅议变频技术在矿井皮带运输系统中的应用[J].技术与市场,2015,22(05):106+108.
[3]张志忠.实用变频调速技术与煤矿运输系统的应用结合[J].山东煤炭科技,2014(06):99-100.