1.2采用变频器的运输系统的能耗情况
采用变频器的皮带机控制系统如图2所示。
其能耗如下:
(1)低起动电流可延长电机寿命,同时减少电机起动电流对电网的冲击,以减小对其他在网电气设备的影响;具有过压、欠压、过流、过载、超温等保护功能,能够很好地保护电机。
(2)保证起动过程中作用在机械设备上的起动冲击最小,从『f_i延长减速器、胶带等关键部位的使用寿命。
(3)变频器在电动机输出转速降低时效率仍然较高,额定转速时效率为O 97,75%额定转速时效率大于0.95,20%额定转速时效率大于O 9。
(4)煤矿的生产条件特殊,产量极不均匀。
当皮带机系统的运煤量不均匀时,甚至负载轻或无负载时,皮带机系统的高速运行对机械传动系统的磨损浪费较为严重,同时电能消耗也较低速运行大得多。但生产又需要皮带机系统不能随时停车,采用单独的控制系统对前级运输系统的载荷、本机运输系统的载荷分别进行测量,这样控制变频器降速或提前升速,对于载荷不均的皮带机系统,可大大节约电能。

1.3 井下运输系统节能的理论分析
皮带机的功率为

当运输机或刮板机在当前实际情况F运行时,假定此时电机的转速为ω1,但是电机的转矩远没有达到额定转矩。利用变频器把电机的转矩调节到额定转矩,假定此时电机的转速为ω1,尽管电机的转速降低了,但是煤层厚度增加,所以一段时间内的总运输量基本保持不变,即PF保持不变。随着电机转速的降低,PO随之减小,所以总能量P是减少的。此外随着电机的转速降低,链条和皮带的速度也随之降低,机械磨损减小了,使用寿命则随之增长。
2 应用实例
王庄煤矿工作面的刮板运输机具体的参数如表1所示。

刮板运输机空载运行参数为I=46 A;P=142 kW;n=1 490 r/min。
刮板运输机负载运行参数如F:运输量1 000_r/h:,=90 A:P=422 kW:n=l 490 r/min一从上面皮带机的目前运行参数可看到,刮板运输机远未达到额定负载运行,而且空载运行的功率也比较大(142 kw/台)。
由式(1)可知改变M和ω都可改变功率P∑。
现保证输煤量不变(1 000 T/h),即保持PF不变,而用额定转矩作为标准来调节转速,可得到(设不变速的量为下角标l,变速以后的量为下角标2):


则链条的驱动角速度也由ω1变为ω2,由于驱动链条的转矩不变,单台电机功率:P02=MOω2=O 55MOω1=0.55P01=O 55×142≈78 kW。
单台降低功率:142—78=64 kw;一天节电量:64 kw×22 h×4=5 632 kwh;按每天工作22 h汁算,一年节电量:5 632 kwh×365=2 055680 kwh;节能率为64/422一O.152=15 2%。
可见,使用此变频驱动系统以后,在现有工况条件下,刮板运输机一年能节电205 568 0万kwh,节能15.2%屯留矿北翼大巷2009-12—30调试时数据(窄载)如表2所示。

由表2可看出,皮带机在空载运行时,转速越低,功率越小,系统能耗越小。屯留煤矿的皮带运输机参数如表3所示。

皮带运输机空运行参数为I=80 A;P=

皮带运输机负载运行参数如下:运输量

从参数可以看出,皮带运输机远没有达到额定负载运行,而且皮带机的窄载功率也比较大(110 kw/台)。
由式(1)可知改变M和ω即可改变功率P:。
保证输煤量不变(900T/h),用额定转矩作为标准来调节转速,分析如下(设不变速的量为下角标1,变速以后的量为下角标2):

则皮带的驱动角速度也由m.变为ω2,由于皮带的驱动转矩不变,
单台电机功率:P02=MOω2

单台降低功率:110 40=70 kw;一天节电量:70 kw×22 h×3=4 620 kwh;按每天工作22 h计算,一年节电量4 620 kwh×365=1 686 300 kwh;节能比例为70/300≈O.233=23.3%.
可见,使用此变频驱动系统以后,在现有工况条件F,皮带机一年能节电168 63 kwh,节能23.3%.
3 结 语
采用变频器的井下运输系统节能明显,运行效率大幅提升。系统起动时为变频软起动,起动电流很小,对皮带的影响小,对电机和电网的冲击小,如果电机以额定转矩运行,刮板机和皮带机的运行速度降低,减少r皮带的磨损,延长了皮带的使用寿命,其巾仅刮板机的节能即可达到15%,皮带运输机可以达到23%,而且实际运行负荷越小,节能效果越明显。