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煤矿皮带机改造中对变频技术的应用温宇（晋能控股煤业集团轩岗煤电有限责任公司，山西忻州034114）摘要：针对当前煤矿皮带机存在的能量消耗高、设备磨损率高、事故频发等问题，将变频技术应用到实践中。基于此，阐述了变频技术改造的要求，讨论了具体的改造方案，并解决了变频技术改造中的问题，以期帮助煤矿企业实现可持续发展。关键词：煤矿皮带机变频技术改造中图分类号：TM921.51；TD634.1文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）02-0275-02引言在信息时代的发展中，变频技术得到了有效的优化，因为变频技术有着高效能、高调节能力和高节能效果的价值，目前被广泛应用于各类电机的生产中。针对煤矿企业的发展而言，企业中的提升机、通风机、采煤机和输煤机等机电设备较多，由于不断地开机、关机和高负荷运作，会产生不同程度的能源浪费和设备磨损，为了有效提高煤矿企业的生产效益，需要对皮带机进行变频改造，通过变频技术提高皮带机的运行价值。本文将对具体的变频改造方案进行分析。1变频技术改造的要求1.1散热问题变频技术应用于皮带机后，有着明显的运输效能提高和能耗降低的优势，不过需要在改造中对皮带机的发热问题进行解决，从而保证改造方案的可行性。在实际的改造中，变频器增加皮带机运行所产生的热量，如果不能及时进行散热处理，就容易出现一些设备问题，严重的可能还会出现爆炸等危害。当前变频器的散热主要分两种，分别是水冷式散热和风冷式散热，需要结合皮带机的改造情况和后面的维修保养工作，选择合适的注重散热方式1。1.2电磁兼容问题皮带输送机受到地下复杂环境的影响，在电磁、潮湿等因素的影响下，会对变频器产生不同程度的干扰，影响皮带机进行变频器改造的效果。为了保证变频器可以正常使用，需要提高变频器的抗干扰能力。所以在变频器的改造中，需要选择电磁兼容性强的变频器。1.3使用要求在皮带机落实变频技术时，需要使用 2 倍以上的变频器完成皮带机的启动，且相关设备还需要使用1.5 倍的电流保证变频器的使用安全。另外，皮带机的运行轨迹一般呈现 S 型，且通过回馈能量等实现运输效用，这边需要相关技术人员对已有的数控系统功能进行优化，从而使皮带机发挥更高的价值。2变频技术的具体改造方案2.1改造方案在煤矿皮带机的变频技术改造中，一般会将 3 台其高压电机安装于双滚筒上，也就是双滚筒三电机拖动，从而完成对煤矿皮带机的改造。具体改造方案如图 1 所示，对于改造中使用的高压电机而言，具体参数一般为 160 kW、600 V，启动滚筒时需要将耦合装置与减速器安置于其中，同时将滚筒和皮带进行连接，借助皮带和滚筒的摩擦力完成皮带机运行，最终完成煤矿皮带机的改造工作2。2.2改造要点2.2.1开启电流与开启时间在煤矿皮带机的实际运行中，为了提高皮带机的使用寿命，需要在设备开机过程中控制好足够小的开启电流和足够短的开机时间，这样可以避免开机电流过大和开机时间过长导致设备所处的电网遭受不同程度冲击，进而会顺着电网连续破坏其他相连在同一个电网下的机电设备。所以，为了降低皮带机开机产生的电流对电网的影响，同时更好地保护其他电机设备，需要对皮带机的开机电流和时间进行严格控制3。2.2.2开启过程结合开机电流和开机时间的叙述，在对煤矿皮带机进行改造后，为了实现对开机时间的有效把控，需要将机电设备的实际负载情况进行考虑。一般而言，皮带机开机所需要的时间大约为 55 s，在提高机电设备有着更强的启动转矩速度时，会将机电设备的转矩速度调整为额定值的两倍，同时还要充分利用变频器中所有的软启动技术，进而实现皮带机启动时间的缩收稿日期：2022-03-22作者简介：温宇（1992），男，山西原平人，本科，毕业于忻州师范学院电子信息科学与技术专业，机电技术员，助理工程师。总第 238 期2023 年第 2 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 238No.2，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.02.111图 1皮带机传动控制系统偶合器偶合器偶合器减速器减速器减速器减速器滚筒皮带输送机M1M2M3QS6 kV输入技术应用机械管理开发第 38 卷短。另外，需要在缩短开机时间时，将电机的开机时间进行考虑，要充分利用电机的开机时间促进皮带机的稳定开启。2.3改造目的传统的皮带机工作电流一般是固定的，所以在皮带机的运行中不能变换转速，不仅会影响皮带机的使用寿命，也会加剧能源的浪费，通过变频技术的应用可以很好地改变这种问题。通过变频技术可以改变电流的频率，同时也能加强对设备的管理。结合上述改造方案，完成煤矿皮带机中的变频技术改造后，需要皮带机满足以下要求：第一，可以实现低电流启动，降低设备启动电流对电网的冲击，在避免对电网系统造成损害后实现对机电设备的保护。第二，完成对皮带机的保护并且提高皮带和减速器的使用寿命。第三，在大功率运转下保证平衡。第四，使启动的过程有着相应的控制。2.4改造方案应用效果分析皮带机变频技术改造的系统结构如图 2 所示，结合某煤矿企业的皮带机变频技术改造情况看，将改造后 DTII 带式输送机投入生产中后，设备运转的情况较为平稳，无明显故障发生，且实际运输效果良好。结合实际生产情况，该企业在皮带机进行变频改造后，从设备运转上看，提高了皮带机的自动化程度，降低了一部分人力资源的消耗；从而资源节约上看，通过改造方案的应用，以年为单位可以节约电能损耗 11万元左右，具体在皮带机的控制系统功率因数上可以达 0.9 以上，在有效节省皮带机的无功功率后，极大地提高了皮带机的工作效率；从设备故障率上看，皮带机的事故发生率明显下降，避免了很多停线维修的工作。3应用变频技术的问题和对策3.1高次谐波的应用及对策结合部分煤矿企业在皮带机变频技术改造后的应用情况，存在高频谐波现象。目前我国很多煤矿企业中皮带机变压器的调节方式为 PWM调节，虽然利用 PWM调节方式出现高次谐波较为正常，不过在皮带机实际运行中出现高次谐波后会影响电机的运转，出现电机绕组方式改变和电机结缘性能被冲击的问题。当设备管理人员不能及时发现这一问题时，就会使变压器变形并且降低皮带机的使用寿命。为此，需要在改造中将变频器和电机互相分离，是两者之间存在一定的距离，在变频器和皮带机互相独立下可以提高变频器的运行环境，同时也能借助整流桥装置降低高次谐波对变频器的影响。图 3 为变频器产生的谐波。3.2电源异常在煤矿企业对皮带机进行变频技术改造后，虽然可以提高皮带机的运输效能和降低能源的消耗，不过在实际运行中可能会出现电源异常带来的意外事故，其原因在于变频器产生的低压冲击，进而带动皮带和皮带机的电源出现问题。所以需要煤矿企业针对皮带机出现的电源问题，及时将电压需求较大的设备和变频器分离，这样不仅可以降低变频器低压冲击的影响，还保证了皮带机可以正常运行。此外，也可以利用瞬时不停的方式避免电源异常问题的出现，同时借助一定的手段对电机的运转速度进行检测，这样可以预防电机在加速过程中出现多余电流，保证电源正常工作。4结语作为煤矿企业生产中的核心设备，对皮带机进行变频技术改造后有着积极的作用，既可以解决传统机电设备在功率和损耗上的问题，也能完成对电机运转频率的调节和节约能源的目的。具体来讲，通过变频技术改造可以让皮带机实现对电机转速和转矩的自动化控制机，同时也能结合负荷量调整运输效率，这样可以降低设备的损耗，延长设备的使用寿命。最后，需要在变频技术的改造中注重运输环节、电源、皮带机的承压和高次谐波等方面影响，最终完成有效的皮带机变频技术改造。参考文献1姚佳威.变频技术在煤矿皮带机改造中的应用J.当代化工研究，2020（10）：81-82.2宋燕鹏，褚福报，苏振.变频技术在煤矿带式输送机改造中的应用J.内蒙古煤炭经济，2018（12）：159-160.3荆戈.煤矿皮带机变频技术改造J.机械管理开发，2017，32（9）：88-89.（编辑：王慧芳）图 2皮带机变频技术改造的系统结构图 3变频器产生的谐波变频器变频器变频器电动机电动机电动机显示器PLC控制器系统检测操作台基波二次谐波三次谐波l1l2l3（下转第 279 页）2762023 年第 2 期参考文献1杨双锁.煤矿回采巷道围岩控制理论探讨J.煤炭学报，2010，35（11）：1 842-1 853.2王金华.我国煤巷机械化掘进机现状及锚杆支护技术J.煤炭科学技术，2004，32（1）：6-10.3徐祝贺，李永明，杨玉亮.大断面厚顶煤巷道围岩控制技术研究J.煤矿开采，2016，21（5）：52-55.4侯朝炯，郭励生，勾攀峰.煤巷锚杆支护M.徐州：中国矿业大学出版社，1999.5康红普.煤巷锚杆支护成套技术研究与实践J.岩石力学与工程学报，2005，24（21）：395-396.6张镇，康红普，王金华.煤巷锚杆锚索支护的预应力协调作用分析J.煤炭学报，2010，35（6）：881-886.7王俊超.高应力软岩回采巷道锚网索耦合支护技术研究D.陕西：西安科技大学，2013.（编辑：贾娟）Research on Rock Support Technology of Coal Mine Rock Tunnel EnclosureDuan Wenjin（Jinneng Holding Coal Group Beixinyao Coal Co.,Ltd.,Xinzhou Shanxi 036799）Abstract:Taking a mine as an example,for its roadway section is straight wall semi-circular arch,the joint support form of anchor meshcable is designed and applied,and the roadway surface displacement,anchor rod(anchor cable)force monitoring,timely grasp of theinternal anchor rod force and deformation and damage law of the roadway surrounding rock,the results show that:the roadway roof and twogang displacement changes are relatively small,indicating that the support technology can effectively control the deformation and Theresults show that the support technology can effectively control the deformation and breakage of the weak rock layer in the roadway,and thestability of the surrounding rock is good;and the initial and final stresses of the anchor rod and anchor cable are all within the maximumallowable range of the anchor rod and anchor cable design.Key words:anchor rod support;anchor network cable;surrounding rock control;extrusion reinforcement archApplication of Frequency Conversion Technology in the Transformation of Coal Mine BeltConveyorWen Yu（Xuangang Coal Power Co.,Ltd.of Jinneng Holding Coal Group,Xinzhou Shanxi 034114）Abstract:There are problems such as energy consumption,equipment wear,frequent accidents,etc.,and the use value of the belt conveyorneeds to be improved through the transformation of frequency conversion technology.How to effectively transform the frequency conversiontechnology of belt conveyor has become a problem that many coal mining enterprises need to consider.Therefore,the requirements offrequency conversion technology transformation are described,and then the specific transformation scheme is discussed.Finally,theproblems in frequency conversion technology transformation are solved in order to help coal enterprises achieve sustainable development.Key words:coal mine belt conveyor;frequency conversion technology;reconstruction research（上接第 276 页）3结论1）利用数值模拟软件对不同锚杆密度下巷道应力分布进行研究，发现随着锚杆的距离的减小，锚杆间的应力场逐步连接，形成整体支护结构。2）随着锚杆长度的增大，此时锚杆的支护应力场分布高度增加，但同样在锚杆的顶端，应力分布情况出现减弱的趋势。3）根据数值模拟结果对巷道进行支护，给出了锚杆锚索的支护参数设定，为巷道的稳定提供依据。参考文献1屠洪盛，黄昌文，刘送永，等.急倾斜煤层工作面巷道稳定控制机理研究J.煤炭技术，2020，39（12）：12-16.2刘闯荣.高应力扰动回采巷道支护方案设计J.山东煤炭科技，2020（11）：81-83.（编辑：王慧芳）Research on Rock Control Technology for Roadway SurroundingsHan Haiwei（Jinneng Holding Coal Group Hongtai Mining Engineering Construction Datong Co.,Ltd.,Datong Shanxi037000）Abstract:In order to solve the problem of serious deformation of the roadway surrounding rock,the stress distribution of the roadway underdifferent anchor rod densities was studied by using numerical simulation software,and it was found that as the distance of the anchor rodsdecreased,the stress field between the anchor rods gradually connected to form a whole support structure.At the same time,as the lengthof the anchor rod increases,the height of the distribution of the support stress field of the anchor rod increases at this time.The supportparameters of the anchor rod anchor cable are given according to the numerical simulation results,which contribute to the stability of theroadway.Key words:numerical simulation;anchor rod length;anchor rod spacing（上接第 274 页）段文晋：煤矿岩巷围岩支护技术研究279