應(yīng)用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)煤炭工業(yè) ——現(xiàn)代電力電子技術(shù)與電力傳動(dòng)技術(shù)在煤礦的應(yīng)用 20世紀(jì)90年代，我國已成為世界上第一大產(chǎn)煤國，我國煤炭資源豐富，勞動(dòng)廉價(jià)，本應(yīng)在國際市場競爭中占有優(yōu)勢，但由于技術(shù)、管理、體制等原因，大多數(shù)煤礦的勞動(dòng)力效率低下。

        21世紀(jì)人類已進(jìn)入“信息時(shí)代”，它的特點(diǎn)是信息存儲(chǔ)和快速傳遞。但在信息社會(huì)中，信息不能直接制造產(chǎn)品，生產(chǎn)能源，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)存在，而電力電子技術(shù)便成為信息產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之間的橋梁或接口，因此，它在改造傳統(tǒng)煤炭工業(yè)中起到舉足輕重的作用。隨著煤礦向大型化方向發(fā)展，設(shè)備也向大型化、大功率化方向發(fā)展，因而對電能提出了新的更高的要求。電力電子技術(shù)是借助于半導(dǎo)體功率器件對電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換、控制和優(yōu)化利用的技術(shù)。電力電子技術(shù)較早用于煤礦是礦井提升機(jī)，并且發(fā)展迅速。此外，電力電子技術(shù)在先進(jìn)國家已普遍用于帶式輸送機(jī)的調(diào)速或帶式輸送機(jī)起動(dòng)控制、風(fēng)機(jī)調(diào)速（包括主通風(fēng)機(jī)和局部通風(fēng)機(jī)）和水泵的調(diào)速。上述設(shè)備多采用現(xiàn)代交流調(diào)速，除了可以提高調(diào)速的性能外，更主要可以節(jié)省能源。目前我國在上述設(shè)備中采用調(diào)速技術(shù)還不夠廣泛，市場潛力巨大。電力電子技術(shù)能把電能從一種形式高效地轉(zhuǎn)換成另一種形式，而且能對電能進(jìn)行控制，在煤炭工業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景。但我國煤炭行業(yè)電力電子技術(shù)應(yīng)用與先進(jìn)國家相比差距大，潛力也大。

       目前在國內(nèi)煤炭行業(yè)電力電子技術(shù)已在部份礦務(wù)局得到推廣。在現(xiàn)代化礦井中，由于設(shè)備大型化，自動(dòng)化水平較高，噸煤人工費(fèi)用所占比例不大，而電費(fèi)所占比例增加，要降低成本，增強(qiáng)競爭力，應(yīng)重視利用現(xiàn)代調(diào)速技術(shù)節(jié)約能量，例如在風(fēng)機(jī)、水泵、帶式輸送機(jī)等設(shè)備上實(shí)現(xiàn)調(diào)速。

        下面分別談變頻器在煤礦帶式輸送機(jī)、礦井提升絞車、乳化液泵站的應(yīng)用。

       第一、 帶式輸送機(jī)目前，變頻器在國內(nèi)煤礦的應(yīng)用主要集中在帶式輸送機(jī)上。眾所周知，皮帶是一個(gè)彈性體，在靜止或運(yùn)行時(shí)皮帶內(nèi)貯藏了大量的能量，在皮帶機(jī)起動(dòng)過程中，如果不加設(shè)軟起動(dòng)裝置，皮帶內(nèi)貯藏的能量將很快釋放出去，在皮帶上形成張力波并迅速沿著皮帶傳輸出去。過大的張力波極易引起皮帶被撕斷。因此，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，帶式輸送機(jī)必須加設(shè)軟起動(dòng)裝置。目前煤礦采用的軟起動(dòng)裝置絕大部分是液力偶合器。液力偶合器雖然能部分解決皮帶機(jī)的軟起動(dòng)問題，但與變頻器驅(qū)動(dòng)相比，仍具有明顯的劣勢：首先，采用液力偶合器時(shí)，電機(jī)必須先空載起動(dòng)。工頻起動(dòng)時(shí)，最初的電流很大，為電機(jī)額定電流的4--7倍。大的起動(dòng)瞬間電流會(huì)在起動(dòng)過程中產(chǎn)生沖擊，引起電機(jī)內(nèi)部機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力發(fā)生變化，對機(jī)械部分造成嚴(yán)重磨損甚至損壞。同時(shí)還將引起電網(wǎng)電壓下降，影響到電網(wǎng)內(nèi)其它設(shè)備的正常運(yùn)行，因此，大容量的皮帶機(jī)還必須附加電機(jī)軟起動(dòng)設(shè)備。其次，液力偶合器長時(shí)工作時(shí)，引起液體溫度升高，熔化合金塞， 引起漏液， 增大維護(hù)工作量，污染環(huán)境。

      第二，采用液力偶合器時(shí)，皮帶機(jī)的加載時(shí)間較短，容易引起皮帶張力變化，因此對皮帶帶強(qiáng)要求較高。

       第三，一般的皮帶機(jī)都是長距離大運(yùn)量，通常都是多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用液力偶合器驅(qū)動(dòng)，很難解決多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的功率平衡。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展。

       變頻技術(shù)在最近二十年飛速發(fā)展，在部分煤礦企業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用，例如晉城煤業(yè)集團(tuán)、潞安礦務(wù)局、淮北礦務(wù)局等。運(yùn)用變頻器對帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行改造，將給用戶帶來極大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益：

     第一，真正實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的軟起動(dòng)。運(yùn)用變頻器對帶式輸送機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，運(yùn)用變頻器的軟起動(dòng)功能，將電機(jī)的軟起動(dòng)和皮帶機(jī)的軟起動(dòng)合二為一，通過電機(jī)的慢速起動(dòng)，帶動(dòng)皮帶機(jī)緩慢起動(dòng)，將皮帶內(nèi)部貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機(jī)在起動(dòng)過程中形成的張力波極小，幾乎對皮帶不造成損害。

      第二，實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的功率平衡。應(yīng)用變頻器對皮帶機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，一般采用一拖一控制，當(dāng)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，采用主從控制，實(shí)現(xiàn)功率平衡。在晉城煤業(yè)集團(tuán)王臺二號井順槽皮帶為2×200KW/660V電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采有主從控制后，輕載時(shí)主從電機(jī)電流相差5A左右，滿載時(shí)相差2A左右。

       第三，降低皮帶帶強(qiáng)。采用變頻器驅(qū)動(dòng)之后，由于變頻器的起動(dòng)時(shí)間可在1S～3600S可調(diào)，通常皮帶機(jī)起動(dòng)時(shí)間在60S～200S內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場設(shè)定，皮帶機(jī)的起動(dòng)時(shí)間延長，大大降低對皮帶帶強(qiáng)的要求，降低設(shè)備初期投資。

      第四，降低設(shè)備的維護(hù)量。變頻器是一種電子器件的集成，它將機(jī)械的壽命轉(zhuǎn)化為電子的壽命，壽命很長，大大降低設(shè)備維護(hù)量。同時(shí)，利用變頻器的軟起動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)，起動(dòng)過程中對機(jī)械基本無沖擊，也大大減少了皮帶機(jī)系統(tǒng)機(jī)械部份的檢修量。如晉城煤業(yè)集團(tuán)王臺二號井順槽皮帶采用變頻器驅(qū)動(dòng)后，僅皮帶扣一項(xiàng)年節(jié)約費(fèi)用就達(dá)一萬多元。

      第五，節(jié)能。在皮帶機(jī)上采用變頻驅(qū)動(dòng)后的節(jié)能效果主要體現(xiàn)在系統(tǒng)功率因數(shù)和系統(tǒng)效率兩個(gè)方面：

     1、 提高系統(tǒng)功率因數(shù) 通常情況下，煤礦用電機(jī)在設(shè)計(jì)過程中放的裕量比較大，工作時(shí)絕大部分不能滿載運(yùn)行，電機(jī)工作于滿電壓、滿速度而負(fù)載經(jīng)常很小，也有部分時(shí)間空載運(yùn)行。由電機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行