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摘要：分析了刮板输送机节能技术途径以及在线调速控制原则，结合某矿实际情况，探讨了刮板输送机控制改进中变频器的实际应用，通过实际应用得出，利用变频器控制刮板输送机能够显著地提高电动机效率，实现节能运行的目标。
关键词：刮板输送机；变频器；应用
0前言
目前，煤矿开采作业过程中，综合机械化工艺的应用非常广泛，而刮板输送设备又是综合机械化开采过程中极为关键的运输设备。在刮板输送设备的电动机选型过程中，因为考虑了电动机会受到特殊的载荷作用，所以，电动机正常运行情况下会有着相对大裕量，而且很长一段时间内均处于轻载或者空载工况下运行，有时候即便是满载运行，电动机的负载率也只有60%左右，而且功率因数还不足0.8，导致大量的电能资源被浪费掉，而且也使得电动机的磨损变得较为严重。要想保证刮板输送设备能够达到节能的目标，应当确保其运行过程中具体运行速率应当能够依照载荷的不同而适时进行调节。
1刮板输送机节能技术途径
确保刮板输送设备能够稳定、安全运转基础上，为了能够达到节能的目标，在刮板输送机设备中配套安装上变频器装置，根据不同的负载情况，通过在线的变频调剂，提升电机运转效率，从而实现刮板输送机节能的目标。1.1提高电动机效率（1）电动机效率分析。目前所使用的刮板输送设备之中电动机为鼠笼式三相异步电机，在电动机的实际运行过程中会出现不同的损耗问题，其主要包含有铁损、机械损耗、铜耗以及杂散损耗等等[1]。由于各种损耗的出现，使得电动机无法把输入电能完全转变为机械能而输出。（2）实际工况分析。由于刮板输送机在实际运行过程中，很长一段时间内是处于轻载以及空载的工况之下运转，有时即便是处在满载工况下运转，电机负载率也只能达到60%左右，导致电机较长时间不在经济运行区间运行，使得电机的运行效率偏低[2]。因为刮板输送接设备实际载荷情况会受到采煤机设备掘进速率、掘进方向以及位置等多种因素影响，若是电机处在非经济区间运转情况下，会使得电能转变为机械能时出现较多的能源浪费问题。（3）节能技术分析。在刮板输送设备之中配套安装上变频装置之后，便能够确保电动机可以按照不同的负载情况而实时进行变频调节。若是刮板输送设备处在轻载以及空载运转条件下，便能够适当减小电动机转速值，以减小刮板输送设备的运行速率，确保输送机设备单位长度内载荷数量有所增加，从而有效提升了电动机负载率，确保电动机能够维持在经济运行区间运转[3]。若是刮板输送机设备处在满载或者是处在超载情况下运转，便通过变频调节增加电动机运转速率，使得刮板输送机设备的输送速率得以提升，输送机设备单位长度内载荷数量有所减少，从而适当降低电动机负载率，保证电动机能够一直在效率最高位置运行，以达到节能的目标。1.2提高机械效率（1）刮板输送机设备的机械效率分析。在输送机设备实际运转过程中，链条部位、刮板部位以及中部槽部位等均会产生一定摩擦，在弯曲段也存在一定的运行阻力，正是由于各种损耗的存在，使得输送机设备在空载时所消耗的功率大约为装载功率30%左右。而这一功耗属于无用功耗，若是能够有效地降低无用功耗值，便能够进一步提升刮板输送机设备的机械效率。（2）节能技术分析。链条部位、刮板部位以及中部槽部位等摩擦阻力值和设备自身的机械性质存在直接联系，若是外部的环境条件保持不变，则无功功耗同样也是恒定的。当刮板输送机设备处在满载情况下，此时，其所拥有的机械效率达到最大，而在刮板输送机处在空载情况下时，其所拥有的机械效率最小，刮板输送机设备的机械效率和有效载荷量存在密切联系，有效载荷增加，则输送机设备的机械效率也会增加，通过利用变频器装置，实现对刮板输送机的实时调速控制，确保能够达到运输要求情况下，保证不出现超载以及欠载问题，当处在轻载以及空载情况下，采取减小链条运转速率的方式，降低克服摩擦所做的无用功耗，便能够取得良好的节能效果[4]。（3）降耗技术分析。若是输送机设备在空载或者轻载状况下运转，采取减少链条运转速率的方法，可以确保煤炭运输作业正常运转，另外，由于减少了输送机设备的磨损，能够显著地增加各个部件使用寿命，从而取得良好的降耗效果。
2实际应用情况分析
（1）工作面概况。西山煤电公司东曲煤矿的设计生产能力是400万t/a，目前主要开采工作面为14309工作面，工作面的东北位置是井田边界线，西北位置是已经完成开采的14307工作面，西南位置设置有大巷保护煤柱，东南位置是下一步开采的14311工作面。14309工作面的倾角值为1°至4°之间，工作面的倾向长度值为210m，平均开采高度值为2.8m。工作面基本顶结构为砂岩结构，基本顶的厚度值为6.8m。直接顶结构属于砂质泥岩结构，直接顶的厚度值为4.4m。直接底结构属于砂质泥岩结构，直接底的厚度值为3.6m。（2）工作面开采作业采用型号为AGZ-800型号刮板输送机设备，该输送机设备的运输量设计值为1500t/h，总的装机功率为2×400kW，链条运行速率为1.2m/s。（3）刮板输送机设备配套变频器控制概况。14309工作面在掘进过程中，对于刮板输送机的控制是采用隔爆兼本质安全型变频装置实时地对电动机运转速率加以调节，分别拖动机头位置与机尾位置的电动机运行。煤矿刮板输送机设备变频器控制原理示意图如图1所示[5]。在所设计的配套变频器控制系统之中，变频器采用工频以及变频双回路设计，而且不同的回路之间是独立运行的。设计变频回路主要是应用在刮板输送机设备实际运行过程中，能够实时地对刮板输送机运行速率加以调节，达到平衡电动机功率的目的。而设计工频回路主要是应用在刮板输送机设备进行调试、点车以及应急过程之中[6]。在工频回路以及变频回路里，均设置有非常完善的保护装置，而且不同的回路之间能够非常快速与便捷地切换，和电抗器装置一起应用，对刮板输送机设备的机头电机以及机尾电机进行实时在线调节。在所配备的变频器装置之上，再串接型号为DBB-600的隔爆电度表箱，该装置的主要作用是对变频器的实时电流情况、功率因素大小以及累计电量值加以在线测量，从而分析刮板输送设备在采用变频器装置调控之后所取得的具体节能效果。变频调速控制系统于2017年4月正式在东曲煤矿刮板输送机设备中投入运行，在经过了长期的运行实践之后得出，变频器控制系统运行可靠，而且取得了良好的节能、降耗效果[7]。
3试验数据分析
3.1在线变频调速与负载关系数据分析
依照电度表箱所收集的电流数据、输出频率数据以及采煤机的具体位置(处于机头位置的支架设为1号支架，处于机尾位置的支架设为136号支架，采煤机设备从机头位置向着机尾位置不断行走过程中，支架编号连续增大，而输送机之上的负载也随之增加)，绘制变频调速控制条件下输送机运行负载和电流、频率的变化趋势，具体如图2所示。从图2能够得出，变频器输出的功率以及电流会在负载不断增加的情况下，呈现逐渐增大的趋势。当掘进作业处于正常运转条件下，利用变频器调控方法能够依照输送机上的负载情况自动地完成频率调节，确保电动机效率进一步提升，也显著降低了输送机设备处于空载以及轻载条件下机械磨损问题[8]。
3.2吨煤耗电量数据分析
将变频控制系统分别调整至工频状态下以及变频状态下运行，每一种控制状态下运行10d时间，并记录在此期间的日采煤数量、吨煤耗电数量。得出在各个设备运行正常的基础上，应用变频调节方法，输送机设备的平均吨煤耗电数量为0.55kWh/t；而应用工频调节方法，输送机设备的平均吨煤耗电数量为0.67kWh/t，节电率达到了17.9%。
4结语
在变频器装置应用于东曲煤矿之后，刮板输送机设备能够按照不同的负载情况而实时地调整电动机转速，确保电机效率得以进一步提升，达到了节能运行的目标，经过实测得出其吨煤节电量可达17.9%左右。而且能够输出两倍额定转矩，这样便可以确保刮板输送机设备能够在满载情况下顺利启动。还能够进一步平衡不同电机之间的功率，显著减少各个部件的机械损耗，拥有极大的推广应用价值。
参考文献：
［1］顾潮青，吴奶明，王涛，等.刮板输送机用变频器设计与应用［J］.煤炭科学技术，2015（3）：92-95.
［2］王志鹏.刮板输送机用变频器长距离驱动分析［J］.决策与信息（中旬刊），2016（9）：244.
［3］林勇，董淑棠，申生太，等.刮板输送机用隔爆兼本质安全型交流变频器研发［J］.煤炭科学技术，2016（5）：166-171.
［4］秦鹏.高压变频器在矿井主运输系统中的应用［J］.现代工业经济和信息化，2017（14）：62-64.
［5］张丽铎.变频技术在皮带运输系统中的应用［J］.建筑工程技术与设计，2016（14）：128.
［6］吝柏.刮板输送机智能控制系统在煤矿综采工作面中的应用［J］.技术与市场，2018，25（02）：141-143.
［7］仼兆林.变频器调控技术在刮板输送机上的应用［J］.煤炭与化工，2017，40（06）：80-82.
［8］刘建华，赵岩，崔明亮.智能变频器在刮板输送机中的应用［J］.煤矿安全，2017，48（04）：118-121.
作者:李瀚瑞 单位:王村煤业公司