李晓强
陕西小保当矿业有限公司, 陕西 榆林719300
摘要：煤矿生产中的输送系统主要是皮带机设备，其工作时依靠电动机驱动，使用驱动滚筒带动皮带运转，输送资源，该系统成本高，同时频繁地启动大功率电气设备，造成能源浪费。所以介入变频技术使这种情况得以改善，同时也为皮带机的改造提供了技术参考。
关键词：皮带机；变频改造；技术要求；问题；对策
前言
煤炭生产过程中，主要依靠煤矿皮带机输送物料，工作时间长，受压大，使系统各部件磨损的机率增加，同时产生的富余电能也较多，造成能源消耗。本文就此设想，主要介绍了变频技术的使用原理，阐述了变频技术在皮带机改造中的应用实例，以期达到生产效益与节能双赢。
1煤矿皮带变频技术应用概述
带机要正常工作，需要很大的驱动力，电机的运行频率自然也很大，经常会消耗很多能量。主要是将绕线电机经转子绕组降压起动后，通过工频运行，通过液力耦合器将其转换为皮带机。其工作原理主要是驱动轮毂，产生摩擦力，然后带动皮带运转，皮带再结合较特殊的张力变形和摩擦力，牵引滚轴运转。而且这类大功率的机电设备在起动时，会瞬间产生大量的电流，过多时极易损坏设备，电机内部会经常发生烫伤，严重时会影响后续使用。带式牵引设备常常突然起动，因此其牵引力和抗拉性也要符合要求，能适应煤矿掘进的需要，避免发生断裂。常规元件液力联轴器在皮带机内还会使其内部油温迅速升高，增加内部零件摩擦，使机电设备加速损耗，产生过多的油污，也会对环境造成不小的污染。
本文采用变频技术，使皮带输送机能实现慢启动，结合变频技术改造皮带输送机，在煤矿运输空载少的情况下可对皮带输送频率进行调整，降低能耗，使皮带输送机能更稳定。通过这种方式，机电皮带机可以做到能源的充分利用，基本不会浪费电机的效率；同时高压变频器可以有效实现皮带机的能量回馈功能，更加彻底地节约了资源，让采煤挖煤为企业创造更高的经济效益，同时环保，符合我国可持续发展的战略方针；设备的稳定运行也降低了损坏的可能性，让企业节省维修费。
2如何在皮带机改造领域应用变频技术
2.1在皮带机的张紧方面应用变频技术
皮带机在运转过程中会受到张力的影响，这种张力会导致皮带疲劳，长时间则会丧失使用寿命，所以针对皮带机张紧运转的状态，制定相应的自动张紧变频结构，就可以使其产生大量的张力影响。
其结构组成可采用电气控制中心、应急制动装置、动能缓冲系统、散热系统等构成自动张紧变频结构。与此同时，针对这其中的电气控制系统及相关的检测系统还需要使用合适的构造性能完善的结构，如在检测张紧系数时，采用张力传感器和缓冲压力传感器等，同时要对皮带机的速度进行正确判断，就要采用速度传感器等。
2.2自动张紧变频结构工作的基本原理
将皮带机的实际张力值设定在变频结构正式运行之前，当皮带机的张力值达到能够影响其使用性能时，变频结构就自动开启，结构系统中的防爆电机和齿轮起动，带动绞盘向皮带施加压力，利用顺/逆时针转动来增大或减小皮带的张力值。与此同时，变频结构系统中的温度传感器也可以在设备启动前测量整个工作环境的温度，当温度过高时，打开冷却系统，以降低工作环境温度，不仅可以防止皮带机长时间的温度老化，而且也为变频结构的运行提供了良好的环境。
一般而言，变频设备在工作时，首先要测量张力信息、温度等工作环境中能影响设备性能的因素，并及时开启相关系统，初步判断是否需要自己参与，当整体工作状态达到自身开启标准时，变频结构便开始工作；在工作过程中，变频结构会持续地对皮带机的状态进行检测，并将其张紧数值控制在适当范围内。绞盘的启停即以拉紧数值为标准，当拉紧数值超过标准时，绞盘便由待机转到起动状态，对皮带进行张力调整，然后再转到待机。该工艺能较大程度地减少工作压力对皮带机的影响，并形成有效的节能效果。
2.3突出变频器的电磁兼容性
煤矿皮带机变频器经常在煤矿井下作业，由于煤矿井下环境特别恶劣，所以进行工作时，很多变频器都会受到环境影响。而且皮带变频器进行工作时，经常会受到输出电压和电流中高次谐波的影响，对变频器及周围电气设备的正常运行造成了很大影响，不能保证周围电气设施的安全。
3改造后的皮带机运行状态
3.1启停功能的得到了优化
采用变频技术对皮带机进行改造后，能有效地控制自身启停时受电流冲击，缓慢的启动过程减少了皮带的荷载压力，同时还可通过调整皮带的张紧程度，减少设备的磨损。
3.2重载启动性能得到了增强
普通皮带机在运行过程中，受实际采煤条件的影响，需要有不定时的中断状态，并在此重新启动，这个过程会产生重载动能，导致皮带机在高强度载荷下重新启动，造成冲击压损失，变频器可以通过无速度传感器的矢量控制技术来提高设备的固定转矩，从而提高设备重启动时的性能要求。
3.3皮带机的张紧情况得到缓解
采用变频器系统可优化皮带机的启动时间，减小电流冲击，同时延长启动时间可降低皮带在启动时形成的张力，有效地降低皮带的张紧性能，所以在选择皮带时，可适当降低强度性能，以节约成本。
3.4提升节能减耗效率
煤矿工程在进行设备选购和设计的时候,为了满足开采的实际需求,会设置较大的工作容量,但是实际的开采期间,原煤的开采量可能达不到设备的最高运转性能,这时候出现的轻载、空载现象就会造成能源消耗,尤其是在电能方面。变频结构的使用能够通过传感器对负载程度进行检测,并将启动运转所需的能源控制在适当的范围内,降低能源消耗。
3.5有效减少机电设备的维修次数
转换器的组成结构大多是电子元件，它可以延长机电设备的使用寿命，可以优化设备的运行质量，使用转换器可以减少皮带机所受工作磨损，直接减少设备的维修次数，同时也可以减轻维修人员的工作压力。
3.6降低工程资金成本
煤炭生产过程中，维修保养机电设备的操作方式多种多样，传统的操作方式以电机为主，增加了减速器、液力耦合器等结构，这几种结构参与的操作模式，资金成本投入处于中等水平，所以一些煤炭企业为了节约资金成本，纷纷提倡采用这种操作方式，但在实际生产中发现，在维修保养过程中，维修保养和维修保养都需要不断地进行状态维修，同时液力耦合器也会出现漏油现象，给井下生产带来较大的安全隐患。
与上述两种方式相比较，加用变频器，虽然会在前期形成较大的资金投入，但在工作过程中需要进行维修的次数较少，同时也为机电设备打好了良好的工作环境，在提高工作效率和优化工作性能的同时，减少了更换维修次数，同时能更好地为设备改造提供技术支持。
结束语
总而言之，在煤矿皮带机的改造中，加入变频技术的支持，可以使传统的固定电流运转设备向智能调节设备的方向转变，在不同的工作强度下，变频设备都可以通过调节电流，调整设备的运行状态，在保持设备使用寿命的同时，也能使其符合社会倡导的节能型企业的发展理念；智能设备还可以提高煤矿生产的效率，节省更换、维修设备的费用，为整个工程生产提供了良好的基础和推动力。
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