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摘要：我国是一个能源生产大国，又是一个用能大国，同时也是节能潜力大国。为了减少能源浪费，建成一个节约型社会，保障国发经济持续快速协调健康发展，全面推进能源、原材料等资源节约和综合利用工作，根据国家的政策和产业的发展导向，对煤矿井上、下电气装备进行技术节能改造，对提高煤矿装备的现代化和自动化水平，提高企业的经济效益具有重要的意义。本文谈到了矿用隔爆型变频器在神东煤炭集团下属各矿井井下的广泛应用和防爆变频器的关键技术特点等问题。
关键词：变频技术；矿用隔爆型变频器；
1 引言
国内现有大多数煤矿井下皮带输送机一般都采用工频拖动，较少使用变频器驱动。由于电机长期工频运行加之液力耦合器效率等问题，造成皮带输送机运行起来非常不经济，同时由于电机无法采用软起软停，在机械上产生剧烈冲击，加速了机械的磨损。随着电气传动领域的技术变革，交流变频调速技术获得了飞速发展，它是通过改变电源频率来实现速度的调节，因其具有调速平稳、瞬态稳定性高、节能等特性越来越被人们所重视。随着变频调速技术的不断成熟，变频调速装置在皮带输送设备上的应用也越来越广泛。煤矿使用变频调速技术发展较晚，这与煤矿特殊的工作环境，极高的安全性要求，煤矿设备的特殊性有关，井下潮湿、高温、易燃易爆气体、煤岩尘大等问题，要求煤矿井下必须使用矿用隔爆型变频器。
2 变频技术特点
随着我国各煤炭企业矿井的整合重组，生产能力不断增加，自动化程度的不断提高，大型煤矿企业井下大功率皮带输送机、刮板输送机开始广泛使用变频调速控制方式。而矿用隔爆型变频器在煤矿井下应用，归纳起来有几个优点：
1）能实现大功率电机的软起、软停，真正实现了皮带输送机系统的软起动。运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。
2）实现皮带机多电机驱动时的功率平衡。应用变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制，当多电机驱动时，采用主从控制，实现功率平衡，基本实现了皮带机多电机驱动时的功率平衡。
3）降低皮带带强。采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间在1s～3600s可调，通常皮带机起动时间在60s～200s内根据现场设定，皮带机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资成本。
4）降低皮带机机械设备的维护量。变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化為电子的寿命，而电气元器件的寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现带式输送机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。
5）能解决大功率电机高精度的转矩控制。启动平滑，转矩大，没有冲击电流，可实现重载启动。
6）运行时的再生制动和能量回馈，节能减排。采用变频器驱动电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力耦合器这个环节，而液力耦合器本身的传递效率是不高的，通过液体来传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用变频器驱动后，系统总的传递效率要比液力耦合器驱动的效率要高。矿井通常离变电站距离较远，不同时段电压波动较大，利用变频器的自动稳压功能，也有部分节能作用。
3 变频技术在神东各矿井广泛应用
近年来神东煤矿集团公司响应国家号召，要求高耗能企业及大中型煤矿节能减排，神东煤炭集团通过技改等方式对下属煤矿主井胶带机、大巷胶带机、排水泵房等大功率设备进行变频改造，同时随着煤矿生产能力的不断提高，生产设备单机功率的不断增大，尝试使用多电压等级变频驱动方式。
1）上湾煤矿22煤大巷胶带机全长6000米，采用头部3台电机加中间3台电机驱动方式，通过减速器与输送机驱动滚筒连接，电动机与减速器、减速器与驱动滚筒之间采用蛇簧联轴器相连接，在不提高输送带强度等级，最大限度地增加单机长度前提下，选择使用西安华光公司开发的额定电压为660V、额定功率为500kW的矿用隔爆兼本质安全型组合变频调速装置，型号为ZJT-3×500/660。隔爆变频调速装置的操作可在本机控制，也可远程控制。变频驱动方式如图1所示：
2）大柳塔煤矿大柳塔井5-2煤大巷胶带机全长8700米，采用头部四台电机加中间三台电机驱动方式，选择使用青岛天信电气有限公司研制的额定电压1140V、额定功率1000kW矿用隔爆兼本质安全型交流变频器，型号为BPJ-1000/1140。该系统采用了一台主变频器和六台从变频器，主、从变频器通过CAN总线构成总线网络方式通信，靠变频调速系统内置的触摸屏来设定运行参数，在触摸屏上进行运行和停止操作，远控时，通过工作台对变频调速系统进行外控操作。应用变频调速装置时，一般采用一拖一控制。当3台电机同时启动且2台电机同轴时，在隔爆变频调速装置间增加主从控制功能，可任意设置其中1台为主机、其余2台为从机。在现场中设置同轴的1台电机为主机、其余2台电机为从机，同轴的另一台电机设置为转矩跟踪，不同轴的第三台设置为速度跟踪。主机是调速装置群控中的首机，其它变频器都是从机。主机只有1台。在运行中只对主机控制，全部从机同步自动跟随主机动态运行，实现良好的主从关系目标控制运行模式。这样就实现了机头四台和中部三台七驱之间功率平衡与同步拖动。
3）随着科学技术的发展和煤矿装备水平的不断提高，综采面机械化程度越来越高，机电设备的装机容量在不断增加，工作面电压等级也不断提高，高压变频技术在煤矿井下应用的需求越来越迫切。近几年来，我国在防爆交流变频器方面作了大量的研究工作，比如提高变频器的电压等级、提高变频器的功率。大柳塔煤矿大柳塔井5-2煤7米大采高综采工作面刮板机电机功率为3*1600KW，选择使用青岛天信电气有限公司研制的额定电压3300V、额定功率2000kW矿用隔爆兼本质安全型高压变频器，型号为BPJV1-2000/3.3。
4 结语
采用防爆变频器进行电动机的调速是近年来发展起来的一种新型调速方式，随着采煤设备及采煤工艺的改进、原煤产量不断提高，变频调速系统在煤矿生产中起着关键性作用，皮带机控制系统是否优越、可靠，从某种意义上说，决定了一个煤矿的生产能力大小和自动化程度的高低，尤其是大功率变频器在神东煤炭集团公司的广泛应用，整个皮带机系统及驱动电机的事故明显下降，既延长了整个皮带机系统的使用寿命，同时又保证了正常生产（煤产量）和生产安全，具有明显的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 吴忠智，吴加林.变频器应用手册[M].北京；机械工业出版社，2007，4.
[2] 吕汀，石红梅.变频技术原理与应用[M].北京；机械工业出版社，2007，7.
[3] 倚鹏.高压大功率变频器技术原理与应用[M].北京；人民邮电出版社，2008，2.
作者简介：刘建志（1980.5.7- ），男，吉林省松原市乾安县人，2005年7月毕业于黑龙江科技学院自动化专业本科。现就职于中国神华神东煤炭集团神东工程设计有限公司电气室主要从事工业与民用供配电设计工作。
关键词：变频技术；矿用隔爆型变频器；
1 引言
国内现有大多数煤矿井下皮带输送机一般都采用工频拖动，较少使用变频器驱动。由于电机长期工频运行加之液力耦合器效率等问题，造成皮带输送机运行起来非常不经济，同时由于电机无法采用软起软停，在机械上产生剧烈冲击，加速了机械的磨损。随着电气传动领域的技术变革，交流变频调速技术获得了飞速发展，它是通过改变电源频率来实现速度的调节，因其具有调速平稳、瞬态稳定性高、节能等特性越来越被人们所重视。随着变频调速技术的不断成熟，变频调速装置在皮带输送设备上的应用也越来越广泛。煤矿使用变频调速技术发展较晚，这与煤矿特殊的工作环境，极高的安全性要求，煤矿设备的特殊性有关，井下潮湿、高温、易燃易爆气体、煤岩尘大等问题，要求煤矿井下必须使用矿用隔爆型变频器。
2 变频技术特点
随着我国各煤炭企业矿井的整合重组，生产能力不断增加，自动化程度的不断提高，大型煤矿企业井下大功率皮带输送机、刮板输送机开始广泛使用变频调速控制方式。而矿用隔爆型变频器在煤矿井下应用，归纳起来有几个优点：
1）能实现大功率电机的软起、软停，真正实现了皮带输送机系统的软起动。运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。
2）实现皮带机多电机驱动时的功率平衡。应用变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制，当多电机驱动时，采用主从控制，实现功率平衡，基本实现了皮带机多电机驱动时的功率平衡。
3）降低皮带带强。采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间在1s～3600s可调，通常皮带机起动时间在60s～200s内根据现场设定，皮带机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资成本。
4）降低皮带机机械设备的维护量。变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化為电子的寿命，而电气元器件的寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现带式输送机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。
5）能解决大功率电机高精度的转矩控制。启动平滑，转矩大，没有冲击电流，可实现重载启动。
6）运行时的再生制动和能量回馈，节能减排。采用变频器驱动电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力耦合器这个环节，而液力耦合器本身的传递效率是不高的，通过液体来传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用变频器驱动后，系统总的传递效率要比液力耦合器驱动的效率要高。矿井通常离变电站距离较远，不同时段电压波动较大，利用变频器的自动稳压功能，也有部分节能作用。
3 变频技术在神东各矿井广泛应用
近年来神东煤矿集团公司响应国家号召，要求高耗能企业及大中型煤矿节能减排，神东煤炭集团通过技改等方式对下属煤矿主井胶带机、大巷胶带机、排水泵房等大功率设备进行变频改造，同时随着煤矿生产能力的不断提高，生产设备单机功率的不断增大，尝试使用多电压等级变频驱动方式。
1）上湾煤矿22煤大巷胶带机全长6000米，采用头部3台电机加中间3台电机驱动方式，通过减速器与输送机驱动滚筒连接，电动机与减速器、减速器与驱动滚筒之间采用蛇簧联轴器相连接，在不提高输送带强度等级，最大限度地增加单机长度前提下，选择使用西安华光公司开发的额定电压为660V、额定功率为500kW的矿用隔爆兼本质安全型组合变频调速装置，型号为ZJT-3×500/660。隔爆变频调速装置的操作可在本机控制，也可远程控制。变频驱动方式如图1所示：
2）大柳塔煤矿大柳塔井5-2煤大巷胶带机全长8700米，采用头部四台电机加中间三台电机驱动方式，选择使用青岛天信电气有限公司研制的额定电压1140V、额定功率1000kW矿用隔爆兼本质安全型交流变频器，型号为BPJ-1000/1140。该系统采用了一台主变频器和六台从变频器，主、从变频器通过CAN总线构成总线网络方式通信，靠变频调速系统内置的触摸屏来设定运行参数，在触摸屏上进行运行和停止操作，远控时，通过工作台对变频调速系统进行外控操作。应用变频调速装置时，一般采用一拖一控制。当3台电机同时启动且2台电机同轴时，在隔爆变频调速装置间增加主从控制功能，可任意设置其中1台为主机、其余2台为从机。在现场中设置同轴的1台电机为主机、其余2台电机为从机，同轴的另一台电机设置为转矩跟踪，不同轴的第三台设置为速度跟踪。主机是调速装置群控中的首机，其它变频器都是从机。主机只有1台。在运行中只对主机控制，全部从机同步自动跟随主机动态运行，实现良好的主从关系目标控制运行模式。这样就实现了机头四台和中部三台七驱之间功率平衡与同步拖动。
3）随着科学技术的发展和煤矿装备水平的不断提高，综采面机械化程度越来越高，机电设备的装机容量在不断增加，工作面电压等级也不断提高，高压变频技术在煤矿井下应用的需求越来越迫切。近几年来，我国在防爆交流变频器方面作了大量的研究工作，比如提高变频器的电压等级、提高变频器的功率。大柳塔煤矿大柳塔井5-2煤7米大采高综采工作面刮板机电机功率为3*1600KW，选择使用青岛天信电气有限公司研制的额定电压3300V、额定功率2000kW矿用隔爆兼本质安全型高压变频器，型号为BPJV1-2000/3.3。
4 结语
采用防爆变频器进行电动机的调速是近年来发展起来的一种新型调速方式，随着采煤设备及采煤工艺的改进、原煤产量不断提高，变频调速系统在煤矿生产中起着关键性作用，皮带机控制系统是否优越、可靠，从某种意义上说，决定了一个煤矿的生产能力大小和自动化程度的高低，尤其是大功率变频器在神东煤炭集团公司的广泛应用，整个皮带机系统及驱动电机的事故明显下降，既延长了整个皮带机系统的使用寿命，同时又保证了正常生产（煤产量）和生产安全，具有明显的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 吴忠智，吴加林.变频器应用手册[M].北京；机械工业出版社，2007，4.
[2] 吕汀，石红梅.变频技术原理与应用[M].北京；机械工业出版社，2007，7.
[3] 倚鹏.高压大功率变频器技术原理与应用[M].北京；人民邮电出版社，2008，2.
作者简介：刘建志（1980.5.7- ），男，吉林省松原市乾安县人，2005年7月毕业于黑龙江科技学院自动化专业本科。现就职于中国神华神东煤炭集团神东工程设计有限公司电气室主要从事工业与民用供配电设计工作。