隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)煤炭的需求量也越來越大，各大型煤炭企業(yè)紛紛開辟新的礦井來擴(kuò)大規(guī)模，并且利用各種技術(shù)降低生產(chǎn)成本，因此變頻器在煤炭行業(yè)大功率設(shè)備的應(yīng)用也就越來越多。提升系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中重要的一部分，長期以來，礦井提升系統(tǒng)的功率都比較大，而且運(yùn)行時間也比較長，是煤礦企業(yè)主要耗能設(shè)備，提升系統(tǒng)的可靠安全運(yùn)行是煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的重要部分。
1、現(xiàn)場簡介
安陽煤業(yè)龍山礦主斜井提升為大傾角皮帶提煤，提升方式為鋼絲繩芯
帶式輸送機(jī)提升，皮帶長度880m，傾角280，輸送機(jī)型號為KST800/15/450S，帶寬800mm，皮帶采用鋼絲繩芯阻燃人字花紋輸送帶。電動機(jī)功率450 kW，原輸送機(jī)控制系統(tǒng)采用工頻液壓粘性軟啟動，該系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動，但不論生產(chǎn)的需求大小，拖動電機(jī)都要全速運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行工況的變化則使得能量損失消耗掉了。不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費(fèi)和設(shè)備損耗，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，設(shè)備使用壽命縮短，設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用高居不下，針對這種情況，礦領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)過論證，最后決定選用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HARSVERT-A06/055系列的高壓變頻調(diào)速器，采用高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)控制，變頻器選用額定容量570 kV -A，皮帶輸送機(jī)最大帶速2 m/s，提升能力200 T/h，通過變頻系統(tǒng)的應(yīng)用，滿足了大傾角輸送機(jī)各項(xiàng)技術(shù)要求，改善了各項(xiàng)性能，為大傾角輸送機(jī)的安全運(yùn)行提供有力保證。
2、變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理及構(gòu)成
①變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理。變頻調(diào)速就是通過改變輸入到交流電動機(jī)電源的頻率和電壓，達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速的目的。變頻調(diào)速器從電網(wǎng)接收工頻50 Hz交流電，經(jīng)過整流變換成直流，再逆變成為頻率和幅值都可調(diào)節(jié)的交流電輸出到交流電動機(jī)，通過PLC程序控制實(shí)現(xiàn)交流電動機(jī)的變頻運(yùn)行。
②變頻調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成。變頻調(diào)速系統(tǒng)通常由整流器、控制、逆變器和保護(hù)等系統(tǒng)構(gòu)成。將工頻交流電逆變成可變頻的交流電輸出的變換方式。該變頻方式可以實(shí)現(xiàn)不同頻率的輸出，輸出交流電的質(zhì)量以及功率因數(shù)均較高，是變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展的主流。
3、變頻改造前原系統(tǒng)存在的問題
原系統(tǒng)使用的為轉(zhuǎn)子串電阻啟動方式，啟動不穩(wěn)定，造成了大的機(jī)械沖擊，導(dǎo)致電機(jī)壽命大大降低；轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，控制系統(tǒng)復(fù)雜，故障率高，接觸器、電阻器、繞線電機(jī)電刷容易損壞，維護(hù)工作量大；控制油溫不得超過65℃，油溫過高會造成設(shè)備損壞；設(shè)備運(yùn)行1個月后，液壓油要過濾后再使用，定期檢查更換濾芯，維護(hù)量大；自動化程度低，影響整體系統(tǒng)安全性。
4、變頻控制系統(tǒng)在大傾角皮帶中應(yīng)甩的特點(diǎn)
操作簡便，啟動平穩(wěn)，由于啟動電流小，大大降低了啟動電流對電機(jī)絕緣層的沖擊破壞，電機(jī)及大傾角皮帶壽命增加；電機(jī)運(yùn)行速度在1485r/min范圍內(nèi)調(diào)速，電機(jī)電流在35—43A之間，節(jié)能降耗效果突出；大傾角皮帶輸送機(jī)電機(jī)由變頻供電，采用軟啟動方式，對電網(wǎng)和設(shè)備無沖擊，消除了對電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊，延長了機(jī)械和電氣設(shè)備的壽命；可以實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的無極調(diào)速，以滿足不同的工作需要；驅(qū)動系統(tǒng)能提供可調(diào)的、平滑的、無沖擊的啟動力矩；輸送機(jī)過載時能實(shí)現(xiàn)自動過載保護(hù)功能。
5、節(jié)能量計(jì)算
①效率大大提高。主皮帶電控系統(tǒng)由工頻運(yùn)行改造為變頻運(yùn)行后提高了電機(jī)的功率因數(shù)，根據(jù)皮帶的運(yùn)煤量調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，提高了運(yùn)行效率，達(dá)到了最佳運(yùn)行效率。
②大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。在沒有使用變頻設(shè)備之前，主皮帶運(yùn)行電流為51A，使用變頻設(shè)備后，主皮帶運(yùn)行電流為41A，運(yùn)行電流降低了10A。
③節(jié)能效益分析。主皮帶電控系統(tǒng)由工頻運(yùn)行改為變頻運(yùn)行后提高了電機(jī)的功率因數(shù)，根據(jù)皮帶的運(yùn)煤量調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，提高了運(yùn)行效率設(shè)備的運(yùn)行安全系數(shù)和工效，節(jié)省了大量的維修量，降低生產(chǎn)成本，減少了無功的損耗，提高了設(shè)備的啟動和運(yùn)行性能，保證了安全生產(chǎn)，達(dá)到了最佳運(yùn)行效果。
④節(jié)能計(jì)算。按工頻和變頻運(yùn)行實(shí)際電流計(jì)算，計(jì)算數(shù)據(jù)取2011年技術(shù)測定，工頻運(yùn)行時，頻率50 Hz，U=6 kV，cos∮取0.85運(yùn)行電流為51A。
主井皮帶每班按每班運(yùn)行3.5 h計(jì)算工頻運(yùn)行時功率和一天耗電量：
P1=1.732×6×51×0.85=450 kW。
N1=450×3.5×3=4 725 kW - h。
變頻器運(yùn)行時，電機(jī)運(yùn)行電流在41A，根據(jù)生產(chǎn)需求由變頻器調(diào)節(jié)頻率來實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行速度。
變頻運(yùn)行時功率和一天耗電量：
P2=1.732×6×41×0.85=362 kW。
N2=362×3.5×3=3 801 kW-h.
節(jié)電率：
(Nl-N2)/Nl=(4 725-3 801)/4725=19.6%。
節(jié)約電費(fèi)計(jì)算：
以該礦平均電價0.6元／kW．h計(jì)算，工頻每天耗電費(fèi)：
4725×0.6=2 835元。
變頻運(yùn)行每天耗電費(fèi)：
3801×0.6=2 280.6元。
變頻改造后，日節(jié)約電費(fèi)：
2 835元-2 280.6元=554.4元。
一年以360天為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)：
554.4×360=199 584元。
6、結(jié)語
使用變頻傳動，實(shí)現(xiàn)軟啟動，不僅達(dá)到了良好的節(jié)能效果，并且使整套提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高了一個大臺階，改善和提高了大傾角帶式輸送機(jī)的啟動、運(yùn)行和停車性能，有利于消除對電氣和機(jī)械的沖擊，實(shí)現(xiàn)過載自動保護(hù)，提高了安全性、可靠性和自動化水平。隨著國家對節(jié)能減排工作的越來越重視，煤礦企業(yè)通過各種措施降低生產(chǎn)成本，其中變頻技術(shù)起到了關(guān)鍵作用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，適應(yīng)了國家建設(shè)資源節(jié)約型社會的潮流。
