摘要：我国开采煤矿资源的程度越来越深，为缓解煤矿资源的能源短缺等问题，节能安全，提高生产效率已经成为我国当前煤矿生产中的重要原则。为此，改进煤矿机电设备，在提高设备生产效率的同时，提高设备的节能效果和设备技术含量成为当前的重要问题。在这一背景下，变频节能技术应运而生。变频节能技术具有良好的节能效果与和缓的机械调节功能，极大改进了煤矿机电设备。本文浅谈变频调速技术在煤矿运输系统中的节能应用。
关键词：变频节能技术；煤矿运输系统；应用
1前言
我国是一个煤矿资源丰富的国家，尤其在浅层地表，蕴含着大量的矿产资源，在我国经济发展中，煤矿资源扮演着重要角色。然而，在煤矿开采上，相比于其他煤矿资源丰厚的国家，我国却仍存在着煤矿开采效率低、安全性不高、耗电严重等问题，造成了巨大的资源浪费。据相关人员统计，煤矿井下的提升机、排水泵、通风机械、运输机械，仅此四大件的耗电量占据煤矿开采整体耗电量的60%以上，且耗费的多数电能并非被机械应用，而是直接浪费。基于此，提高煤矿机电设备的节能效果成为重点，变频节能技术的应用有效缓解了机械耗电问题，被广泛应用在煤矿机电机械中，成为节约能源、保护环境的重要手段。
2煤矿运输系统的基本特点
煤矿运输系统在工作过程中的特性主要为恒速负载，即，煤矿运输电机在使用过程中保持一定的速度在运输煤炭，这对于传统的煤矿电机而言是一个较为困难的要求。由于传送带上煤炭重量不一，因此，电机保持相同速度需耗费的功能是不同的。除恒速负载之外，从操作角度上看，煤矿运输系统在工作过程中几乎无限接近于零功率，这无疑将大大降低煤矿运输系统的能耗。由此可见，煤矿运输系统较为复杂，由于煤矿系统为恒速负载，因此，变频调速技术可通过控制煤矿运输机电的转速从而降低煤矿运输系统产生的能耗并使煤矿运输系统能长期低速运行。
3 变频器防止干扰的主要措施
目前，中国变频器减少电磁干扰的方法主要是通过屏蔽干扰源。通过使用铁壳包裹变频器以防止变频器自身在工作中产生的电磁向外泄露，而后使用钢管来屏蔽输出线的干扰。在使用外部信号控制变频器时，应尽量使用较短的信号线，并使用双芯屏蔽的方式来屏蔽信号线的电磁干扰，同时，还应注意分离变频器的主电路线及控制线，并使用屏蔽罩。除使用屏蔽干扰源的方式来抑制干扰外，还可通过使用电抗器来抑制外部电网造成的谐波干扰。可通过在电源与变频器的输入侧之间安装电抗器来抑制电网造成的谐波干扰，这种安装方式主要是安装交流电抗器，通过抑制变频器的输入电流中的低次谐波来减少外部电网对变频器的影响。此外，交流电抗器还有一定的提高功率的作用，使变频器能更好地工作。如果在整流桥和滤波电容器之间安装电控器，与交流电抗器相反的是，直流电抗器通过抑制输入电流中的高次谐波来削弱外网谐波的影响。同时，直流电抗器也将大大提高变频器的功率，这将进一步地提升变频器的工作效率。在使用电抗器消除谐波影响的同时，还应注意正确的接地，变频器接地不仅能有效抑制外部电网造成的谐波干扰，且对变频器自身造成的干扰也有一定的作用。在设计变频器接地时，应注意变频器的接地要与其他动力设备的接地点隔开，不应距离太近，避免变频器因其他动力设备而出现新的干扰源。
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4变频调速技术在煤矿运输系统中的具体应用
煤矿运输系统是一个很复杂的机械系统，如果煤矿运输系统在重载高速的状况下启动制动功能，将导致煤矿运输系统的传送带产生很大的动态张力，这不仅将导致传送带的皮带滑动，且也将加剧传送带与驱动滚筒间的磨损，使皮带与轴之间的粘性系数大幅降低，这将大大地影响煤矿运输系统的工作。此外，因产生较大的动态张力，将导致整个传送带出现附加位移，这将严重威胁到工作人员的生命安全。
运输机的工作过程大致可分为以下三个阶段：初级阶段、起动阶段及运输阶段。
在初级阶段，输送带需从静止状态转变为动态，因此，在传送带起动的一瞬间，传送带原本承受的静阻力将转变为动阻力，而由于阻力的增大，使输送带的初始张力不断增大，使整个传送带出现一定的震动。
而在起动阶段，由于传送带皮带表面的张力在不断增加，使传送带在驱动滚筒的切入点能返回运输。
运输阶段是煤矿运输系统中耗费时间最长的一个阶段。在运输阶段中，运输机往往因交流电机的缘故而处于一个不稳定的状态。在输送带出发时，输送带皮带表面往往会产生整个过程中最大的动态张力，在这种张力的作用下，将导致输送带产生粘弹性变形，同时，由于输送带在起动前后各个部分的静阻力值有一定的差距，因此，导致输送带在起动后各个部分静阻力在向动阻力转变的过程中的差值也各不相同，从而导致输送带将产生冲击。冲击力造成的张力峰值不仅与输送带的长度、运行阻力有关，且还与输送带的力学性质有关。而变频调速技术能很好地解决这一问题，通过在煤矿运输系统中装入变频驱动装置来改变驱动装置的机械特性，从而使输送带输入电流能平稳变化，这将消除输送带皮带表面的张力峰值，使输送带不会轻易出现皮带滑动现象。输送带在工作时除了受静张力作用之外，皮带表面还会因速度变化而出现附加动张力，这将对输送带工作的稳定性造成一定的影响，甚至会损坏电机其他部分，从而导致输送带无法正常工作。而在电机运转过程中加入变频调速技术的话，将可改变电机启动转速特性。变频调速装置可通过改变供电电压的频率大小而改变电机转速。工作人员可事先设定好时间范围，使电机转速能从零逐渐增大到运行速度，避免出现突然增速的状况，这不仅将避免输送带出现剧烈振动，而且也将减少运输机电机的能耗。此外，变频调速技术还可自动调整速度，使电机能根据运输机上煤炭的重量来调节所需速度，从而保证输送带在运输过程中保持匀速。目前，中国许多煤矿企业开始使用变频调速技术，从企业的反馈中可知，在煤矿运输系统中加入变频调速装置，不仅大大减少运输机系统发生概率的几率，而且也保证运输机多电机在驱动过程中的功率保持平衡。
5结束语
随着中国科学技术的不断发展，中国的煤矿企业只有不断更新企业的设备才能获得更大的利益。相较于传统的煤矿运输机电控系统而言，在煤矿运输系统中加入变频调速装置不仅减小了设备体积，还保证了电机在工作时的无级调速。
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论文作者:张瑞博
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/5/31
标签：煤矿论文; 输送带论文; 变频器论文; 系统论文; 传送带论文; 变频调速论文; 电机论文; 《基层建设》2018年第10期论文;