矿井带式输送机节能优化措施

　　带式输送机是煤矿井下重要的煤炭运输设备，长时间处于运行状态需要消耗大量的电能。为了满足节能的要求，对大多带式输送机进行了变频技术改造。变频技术虽然在节能方面有一定的优势，但也存在一些问题。分析了矿井带式输送机变频技术改造的优势和存在的问题，提出了一些提升节能效果的措施，以期为煤矿生产的现代化提供一定的参考。

　　关键词：矿井；带式输送机；变频技术；节能优化

　　随着煤矿现代化的发展，对能耗的要求越来越高。为了顺应时代的发展潮流，很多煤矿企业采取了一定的节能措施。带式输送机是煤矿井下一种重要的煤炭运输设备，长时间运行需要消耗大量的电能。对于带式输送机这种高能耗设备，很多煤矿进行了变频技术改造[1-2]。改造后，带式输送机的性能得到了明显改善，而且有很不错的节能效果，提升了煤矿企业的经济效益。从长远来看，带式输送机的变频技术改造能大幅度降低生产成本，是一项值得推广的技术。虽然变频技术在节能方面有很大的优势，但带来的问题也是不容忽视的，例如变频过程中产生的谐波污染电网等。因此，如何进一步提升带式输送机的节能效果是研究的重点问题之一。本文分析了带式输送机变频技术改造的优势和存在的问题，给出了进一步提升节能效果的措施。

　　1矿井带式输送机变频技术改造的优势

　　在对矿井带式输送机进行变频技术改造时，多是对带式输送机的电源进行改造，如图1所示。变频技术的节能优势主要体现为通过改变电源的频率实现对电机的无极调速。电机的功率与转速有一定的关系。在带式输送机工作时，由于载荷不同，需要的功率也不同，若以额定功率运行，必然会导致很多电能被浪费，因此需要根据载荷来调整功率，以达到节能的目的[3]。在进行变频技术改造后，煤矿带式输送机的运行具有很多优势，下面将一一介绍。

　　1.1带式输送机的启停更平稳

　　在带式输送机运行过程中，有时需要多次启动和停止输送机。传统的带式输送机在停止和启动时，对皮带造成很大的冲击，这是由于在启停时电机的转速改变过快，可能会导致皮带断裂。而在对带式输送机的电机进行变频技术改造后，可以实现在恒转矩条件下缓慢改变电机的转速，实现输送机的平稳运行。与此同时，在变频技术改造后，减轻了快速启停对电机的冲击，主要是因为快速启停时电机发热严重。

　　1.2有利于延长皮带的寿命

　　大量的统计数据表明，带式输送机的启停时间对输送机的运行状况有着直接的影响。在进行变频技术改造之前，不能对带式输送机的启动状态进行控制，导致启动时功率不够，进而导致皮带发生断带事故；而在变频技术改造之后，带式输送机实现了软启动，可以实现恒转矩启动，大大减弱了启动时对皮带的冲击，通过调节电源的频率，使皮带的运行速度逐渐达到额定运行速度。由于带式输送机的启动变得更平稳，对皮带的要求相应地降低，可以选择的皮带更多。与此同时，由于断带事故发生得更少，皮带的维护费用降低，皮带的寿命也会相应地延长，这在某种程度上降低了带式输送机的运行成本，提高了煤矿企业的经济效益。

　　1.3降低带式输送机的能量消耗

　　变频技术最初并不是用来节能的，而是用来对电机进行调速的。随着技术的发展，研究者发现变频技术在节能方面也具有巨大的潜能。由电机的转速公式可知，电机转速与其极对数和电源的频率有关。通常情况下，电源的频率是固定的，为了对电机转速进行控制，需要改变输入交流电的频率[4]。在实施变频技术改造之前，带式输送机的转速只能通过转子串电阻的方式来调节，这种调速方式导致很多电能浪费在电阻上，不经济、合理，而且这种调速方式还改变了电机的输出转矩，这对重物的提升十分不利。在实施变频技术改造后，电机能在恒定转矩条件下实现调速，而且电机的转速与转矩为线性关系。由于电机的功率与转速有很大的关系，转速越大，输出的功率也就越大，因此，可以通过对电机的调速来实现对带式输送机的功率控制，节约了大量的电能。

　　2带式输送机变频技术改造存在的问题

　　虽然煤矿带式输送机中运用变频技术具有很大的优势，但是也带来了很多问题，这方面需要特别注意。在变频过程中应用了整流和逆变技术，导致很多谐波产生，如图2所示。谐波注入电网后，导致交流电的波形发生改变，进而导致周围的机械设备在运行时可能出现振动异常和发热严重的情况。如果不对电网的谐波进行治理，可能造成煤矿中一些机电设备的损坏，引发重大的安全事故。在变频器运行过程中，也会出现电源异常问题，使得电机的供电不稳，这不利于发挥变频器的节能功能。若电机长时间处于轻载状态下，当电源的频率很低时，变频器运行时会产生大量的谐波。此外，电机在低速运行时可能发生过热问题，这是由于在较低速度运行时电机的振动和机械转矩之间存在共振，导致电机出现了机械损伤。

　　3提升煤矿带式输送机变频节能效果的措施

　　3.1重视技术研究保证应用效果

　　带式输送机变频技术改造的目的就是改善带式输送机的运行状况，提高其工作的稳定性和可靠性，并降低电机运行过程中的能量消耗。因此，为了更好地发挥变频技术的节能作用，应该注重对变频技术的研究，改善其工作的性能。这就要求科学技术人员重视变频技术存在的问题，并探索改进这些技术问题的方案。与此同时，还应该注意的是，煤矿井下所采用的变频技术的要求比普通的技术要高很多，在研发时要注重对变频器的一些技术指标进行科学的管理。只有这样，才能有效地发挥变频技术在带式输送机节能中的优势。

　　3.2重视散热技术改善变频性能

　　考虑到煤矿井下防爆的要求，变频器在煤矿井下都需要密封，这也会带来一系列技术问题。由于变频器在运行过程中会散发大量的热，若不及时散热，就会导致变频器内部元器件的温度升高，严重影响变频器的性能，甚至会引发安全事故。一般情况下，采用风扇来对变频器进行散热，但是由于井下狭小的工作环境，散热的效果会变得很差。这就需要采取一定的措施来改善散热状况，例如使用一些油来散热等，重视对散热技术的研发。只有这样，才能保证变频器的运行，才能发挥其在节能方面的优势。

　　3.3注重效益分析提升节能效果

　　从理论上讲，变频技术改造有一定的节能效果，但实际上节能的效果还在很大程度上取决于带式输送机的载荷量。若带式输送机经常处于满载状态，很难体现变频技术的节能优势；若带式输送机经常处于低负荷状态，则变频技术的优势会很大。变频技术改造需要购买大量的配套设备，初期的投入会很大。因此，不能盲目地对带式输送机进行变频技术改造，需要对带式输送机的运行状况有详细的了解后，才能进行改造。此外，在计算变频技术的节能效果时，还应该考虑到变频技术带来的皮带损坏、维护以及保养等方面费用的变化情况。在得到一个客观准确的数据后，可以对变频技术的节能效果进行系统的分析，从而为进一步提升带式输送机变频技术的节能效果提供参考。

　　4结语

　　带式输送机是煤矿井下一种重要的煤炭运输设备，长时间运行需要消耗大量的电能。针对带式输送机这种高能耗设备，很多煤矿都对带式输送机进行了变频技术改造。在改造后，带式输送机的性能得到了明显改善，而且有很不错的节能效果，提升了煤矿企业的经济效益。从长远来看，带式输送机变频技术改造后能大幅度降低生产的成本，是一项值得推广的技术。虽然变频技术在节能上有很大的优势，但带来的问题也是不容忽视的，例如变频过程中产生的谐波污染电网等。

　　参考文献：

　　［1］葛庆帅.带式输送机节能控制系统研究［J］.能源技术与管理，2019，44(1)：169-170.

　　［2］李孔成.皮带输送机中节能技术的应用研究［J］.现代食品，2019(3)：104-106.

　　［3］郑宝峰.矿用皮带输送机节能优化研究［J］.机械管理开发，2018，33(6)：179-180.

　　［4］刘勇.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用及发展［J］.机械管理开发，2018，33(1)：136-137.

　　作者：郭佳佳 单位：山西焦煤集团有限责任公司东曲煤矿科教中心

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