應用技術
作者：陳修虎
摘要 本文分析了礦井運用變頻技術的優勢、變頻技術能夠提高係統功率因數和係統效率，以及礦井運用變頻器的社會和經濟效益。
關鍵詞 變頻器；功率因數；係統效率
中圖分類號TD8 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）49-0118-02
國內現有大多數煤礦的皮帶輸送機，一般都采用工頻拖動，較少使用變頻器驅動。由於電機長期工頻運行加之液力耦合器效率等問題，造成皮帶運輸機運行過程非常不經濟；同時由於電機無法采用軟起軟停，在機械上產生劇烈衝擊，加速磨損；還有皮帶、液力耦合器的磨損和維護等問題都會給企業帶來很大的經濟損失，甚至致影響安全生產。因此，對皮帶輸送機進行變頻改造對節約社會能源、增加企業的經濟效益，都有非常重要的經濟意義。
1 運用變頻器的優勢
20年來，變頻技術得到了飛速發展，在部分煤礦企業獲得了廣泛應用。例如晉城煤業集團、潞安礦業集團、淮北礦業集團等，運用變頻器對帶式輸送機的驅動進行改造，將給用戶帶來極大的社會和經濟效益。第一，真正實現了帶式輸送機係統的軟起動（將電機的軟起動和皮帶機的軟起動合二為一）。通過電機的慢速起動，帶動皮帶機緩慢起動，將皮帶內部貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機在起動過程中形成的張力波極小，幾乎對皮帶不造成損害；第二，實現皮帶機多電機驅動時的功率平衡。應用變頻器對皮帶機進行驅動時，一般采用一拖一控製，當多電機驅動時，采用主從控製，實現功率平衡。淮北礦業集團某礦六二強力皮帶為2×200kW/1140V電機驅動，采有主從控製後，輕載時主從電機電流相差5A左右，滿載時相差2A左右；第三，降低皮帶帶強。由於變頻器的起動時間可在1S~3600S可調，通常皮帶機起動時間在60S~200S內根據現場設定，皮帶機的起動時間延長，大大降低了對皮帶帶強的要求，從而降低設備初期投資；第四，降低設備的維護量。變頻器是一種電子器件的集成，它將機械的壽命轉化為電子的壽命。使用壽命加長，大大降低設備維護量。同時，利用變頻器的軟起動功能，起動過程中對機械基本無衝擊，也大大減少了皮帶機係統機械部份的檢修工作量。采用變頻器驅動，僅皮帶扣一項年節約費用可達上萬元。第五，節能。
2 變頻驅動提高係統功率因數和效率
在皮帶機上采用變頻驅動後，能夠提高係統功率因數和係統效率。
2.1提高係統功率因數
通常情況下，煤礦用電機設計過程中放的裕量比較大，電機工作處於滿電壓、滿速度狀態，而負載經常很小，絕大部分不能滿載運行。我們知道，電機隻有在接近滿載時才是效率最高、功率因數最佳；輕載時降低，造成不必要的電能損失。因為輕載時，定子電流有功分量很小，主要是勵磁的無功分量，功率因數很低。采用變頻器驅動後，整個過程中功率因數可達0.9以上，大大節省了無功功率。
2.2提高係統效率
采用變頻器驅動後，電機與減速器直接硬聯接，減少了液力偶合器環節。而液力偶合器本身的傳遞效率並不高，而且主要是通過液體來傳動。液體的傳動效率比直接硬聯接的傳動效率低許多，因而采用變頻器驅動後，係統總的傳遞效率要比液力偶合器驅動的效率要高5％~10％。另外，工作點通常離變電站距離較遠，不同時段電壓波動較大，利用變頻器的自動穩壓功能，也有部份節能作用。
2.3交流變頻大調速器對皮帶機驅動的優勢