摘要：现阶段，中国井下生产中所用的输送机多为变频器拖动，多数具备软启动功能，但其仍未最大程度地发挥变频装置所具有的全部优势。一般来说，在带式输送机正常运行的过程中，当皮带上均匀分布的货量不大时，若能在确保运行安全的同时降速运行，便能够减少皮带运行时与托辊、滚筒及皮带等组件的磨损，还能够显著降低运行能耗，从而对企业综合效益的提升起到积极的推动作用。
关键词：矿井；带式输送机；变频调速；节能
引言
带式输送机作为井下长距离运输所不可或缺的关键性设备，一直是井下能耗大户之一。因此，将变频节能技术应用到带式输送机的调试控制中，通过对井下实际生产作业需求的分析，确定适宜的输送机带速区间，进而通过配套监测装置实现对输送机带速的实时智能调节，在降低运输机损耗的同时降低运行能耗，从而为矿井综合效益的增长提供有力助推。
1降速运行理论分析
大庄矿井下大巷主带式输送机设计最大运输量为4500t/h，运行速度为4.5m/s。考虑到皮带机带速与运输能力呈线性关系，一旦降低运行速度，皮带机运输能力必然会下滑。图1所示为皮带机带速与运载能力关系图。
图1.皮带机带速与运载能力关系图：
目前，大庄矿井下主带式输送机主要用于服务井下第一、第二连采面胶带输送机和综采顺槽中的胶带输送机上煤。若要使带式输送机降速运行，首先必须确保不出现撒煤现象，因此要求主带式输送机运载能力不能小于实际生产各作业面的出煤总量。从理论上分析，当综采顺槽中的输送机停止出煤后，井下主输送机仅需维持1m/s的带速便可满足2个连采作业面胶带运输机的出煤使用需求，不过鉴于输送机持续超低频运行会引起电机发热，因此将主输送机最低运输带速设置为2m/s。同时考虑综采面作业时最快每40min割1刀煤，这种情况下综采顺槽中的胶带输送机最大运量为3000t/h，再加上2个连采作业面的运煤量，主输送机最大运量不会超过3400t/h。基于此，将井下主输送机带速设定为3.6m/s（运量3600t/h），便可完全满足生产运输需求。
2系统构成分析
大庄矿井下主运输皮带机通过7台功率为1000kW的变频装置驱动，其中，4台布设于机头处，3台布设于中驱。变频主机布设于机头处，其他均为从机，受主机控制，跟随主机运行。同时，调速控制系统布设于机头配电硐室，注意应尽量靠近变频主机，这样调速系统仅需对主机进行调控，便可实现对整个主输送机带速的调节。此外，为确保可以自行根据连采和综采作业面设备启动、运行功率和过煤量等参数进行输送机速度调节，调速系统必须能够通过井下环网对连采和综采作业面主要运行参数进行采集，从而确保带速调节的有效性。
3实施方案分析
一旦井下主输送机发生故障，便会导致大庄矿生产运输全面停止，因此将变频调速系统应用于井下时必须以保障胶带机安全、平稳运行为前提，以便调速系统发生故障后可以快速恢复生产运输。整个项目的实施分为两个阶段。
3.1项目实施阶段
第一，阶段一（根据设备启停调速）。当调速系统监测到综采面设备运行信号后，将主输送机带速增加至3.6m/s；当综采面设备停止运行而只有连采面作业时，将主输送机带速降低至2m/s。该阶段主要目的在于检验所设置带速区间能否满足实际生产需求。第二，阶段二（依照功率和煤量调速）。依照综采顺槽中胶带机功率信号及皮带秤过煤量信号开展速度调控作业。通过顺槽胶带机功率可掌握全带煤量运输均值，根据皮带秤过煤量可掌握皮带瞬时煤量。运行过程中，当出现顺槽胶带机功率较低，但皮带某一段煤量较大的情况时，则应立即提升主输送机带速，以避免出现撒煤现象。
3.2安全保障措施
非调速运行：确保变频主机具备监控调速控制系统断电和掉线的功能，如此一来，一旦发现调速控制系统运行不正常，便可立即切断调速系统电源并自动切换至非调速状态，使得皮带机恢复至满速运行状态。稳定性侦测：调速系统自井下环网进行数据收集时兼具稳定性侦测功能[1]，一旦发现井下运输数据存在不稳定现象，便会立即提速运行。非对称变速：调速作业时依照“快速提速，延时降速”原则，即一旦发现顺槽皮带机运煤量和功率增大，应立即提速；而当发现运煤量和功率降低后，则应延时再降速运行。如此一来，既能够确保生产的安全，又能够避免频繁降速对设备可能造成的损害。单一的皮带秤过煤量测定具有一定的局限性，譬如前一秒所测量煤量为零，而下一秒数值便会很大，这种情况下再通过调速系统进行主输送机带速调节便会错过最佳时机，从而引起撒煤或煤嘴堵漏现象。但这种情形[2]，顺槽胶带机功率信号便会很好地反映出来。这时，便可根据顺槽胶带机运行功率大这一现象，提前提升主输送机带速。综上所述可知，最终带速的选择应当结合顺槽胶带运输机功率和顺槽过煤量综合分析判断后予以确定，如此一来便可真正有效确保主输送机一直保持适宜的运输速度。
4.变频调速运行节能效果分析
根据主输送机不同带速下的平均功率和运行时长便可对变频运行相较于工频运行的能耗下降情况予以了解。图表2和3所示分别为不同带速平均功率表和不同带速运行时间统计表。
图表2.不同带速平均功率表
图表3.不同带速运行时间统计表
由上表可以得出，变频运行相较于以往工频运行，主输送机每日可节省用电7190kW·h，每年可节约电费百万元。
结论
简而言之，以带式输送机变频节能为对象开展探究，结合具体工程实际，在分析输送机降速运行理论的基础上，对输送机变频调速系统的构成和实施进行了探究，并对变频调速系统应用后的节能效果进行了分析，希望能够为其他矿井相似工程的开展提供参考[3]。
参考文献：
[1]赵岩超.试论煤矿带式输送机变频节能系统的应用和实现［J］.价值工程，2018，37（35）：212-213.
[2]黄勇.带式输送机变频节能控制技术的应用探析［J］.科学技术创新，2018（32）：192-193.
论文作者:姚磊,陈晓光
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：输送机论文; 井下论文; 作业论文; 功率论文; 便可论文; 带式输送机论文; 系统论文; 《电力设备》2019年第6期论文;