劉智

（陽泉煤業(yè)集團有限公司，山西陽泉045000）

煤礦膠帶輸送機變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)改造

劉智

（陽泉煤業(yè)集團有限公司，山西陽泉045000）

隨著社會的進(jìn)步及采煤技術(shù)的不斷更新，煤礦的產(chǎn)量逐年提高，煤礦的長距離輸送越來越多地使用大功率帶式輸送機。大型膠帶輸送機需要良好的驅(qū)動方式，只有正確選擇驅(qū)動方法，才能實現(xiàn)平滑、可調(diào)的啟動力矩，減少沖擊力和張力，延長輸送機的使用壽命，保護電網(wǎng)免受沖擊，減少輸送機運行過程中的功率損失，提高輸送機電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、安全性。對運用變頻調(diào)速改造后的膠帶輸送機進(jìn)行效果分析。實際應(yīng)用表明要實現(xiàn)力矩—速度控制功能，可使用變頻控制系統(tǒng)來進(jìn)行調(diào)速，同時能提高大型膠帶輸送機的安全性能及穩(wěn)定性。

膠帶輸送機；驅(qū)動方法；變頻控制系統(tǒng)；技術(shù)革新

1　大型膠帶輸送機變頻調(diào)速工作原理簡介

（1）變頻調(diào)速的工作原理

交流變頻調(diào)速綜合應(yīng)用了電機傳動、微機、電力電子等各項先進(jìn)技術(shù)來進(jìn)行調(diào)控變頻，同時也是機電一體化和強電、弱電混合綜合技術(shù)的綜合應(yīng)用。這種技術(shù)實際是通過電力半導(dǎo)體器件的的通斷作用將工頻電源轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪活l率的電能，來對輸送機進(jìn)行驅(qū)動。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)能根據(jù)電機負(fù)荷的變化自動平滑地增速、減速，提高工作效率，其原理是利用整流橋?qū)⒐ゎl交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，再由逆變器轉(zhuǎn)換為頻率、電壓可調(diào)的交流電壓作為交流電機的驅(qū)動電源，為電動機提供無級調(diào)速所需的電壓和電流，實現(xiàn)無附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速。

（2）皮帶機變頻調(diào)速系統(tǒng)工作原理介紹

皮帶機采用電控、變頻設(shè)備進(jìn)行變頻調(diào)速控制。該設(shè)備包含9臺變頻器，一套電控系統(tǒng)、一個操作臺及其他皮帶機綜合保護以及二個分級控制箱。電控變頻設(shè)備的工作原理：該設(shè)備采用集中控制的方式，把所有皮帶機保護（煤位、跑偏、煙霧、溫度、速度、一氧化碳、縱撕、拉線等）集中采集到PLC中按工藝要求對其實施精確控制，并在操作臺上反映當(dāng)前的設(shè)備狀態(tài)、控制方式及各種保護當(dāng)前狀態(tài)等。便于直觀觀察皮帶機的當(dāng)前運行狀況和對設(shè)備的檢修維護。

2　西翼主運一、二、三部膠帶輸送機

西翼主運一、二、三部膠帶輸送機，該膠帶輸送機型號為DTL120/150，使用上述膠帶輸送機變頻調(diào)速系統(tǒng)，使用效果主要表現(xiàn)在以下方面。

（1）軟起動優(yōu)越特性

大型膠帶輸送機啟動的過程往往是不穩(wěn)定的，交流電機驅(qū)動啟動特性常常會使膠帶的張力不斷增大，膠帶張力會在啟動的過程中達(dá)到最大值。具有粘彈性的膠帶受到驅(qū)動力的作用會產(chǎn)生粘彈性變形。由于膠帶啟動前其各部分的靜態(tài)阻力不同，不穩(wěn)定驅(qū)動產(chǎn)生的張力使膠帶受力不均，當(dāng)膠帶的靜阻力小于兩端的壓力差時，膠帶就會啟動。某一段啟動后靜阻力轉(zhuǎn)變?yōu)閯幼枇?，這段膠帶就啟動了。但是在膠帶啟動的過程中，由于力的突變，膠帶會產(chǎn)生較大的振動，膠帶截面內(nèi)的動張力急劇上升，對膠帶產(chǎn)生不良影響。而軟啟動能很好地解決這個問題。

（2）實現(xiàn)動態(tài)平衡

滾筒驅(qū)動的膠帶輸送系統(tǒng)是每個驅(qū)動滾筒由單一的一臺電機拖動，只有機頭的各個滾筒同步啟停時才能保證輸送系統(tǒng)的同步性能。這就要求各滾筒功率盡量平衡，才能保證系統(tǒng)的運輸能力。要根據(jù)工作需要來調(diào)節(jié)兩個驅(qū)動電機的電流差值的大小，可通過調(diào)整電機之間的速度差來實現(xiàn)，而電機速度差可通過調(diào)整變頻器的速度給定來調(diào)節(jié)。這就實現(xiàn)了使用單獨控制系統(tǒng)來控制電機的電流值，通過調(diào)速來調(diào)節(jié)電流，使各電機電流值慢慢趨于平衡，從而形成動態(tài)平衡系統(tǒng)。

（3）實現(xiàn)重載起動平穩(wěn)性

煤礦使用的膠帶輸送，在輸送的過程中要求有立即停車和即時重啟的功能，所以膠帶輸送要有“重載”啟動的要求。變頻調(diào)速系統(tǒng)采用無速度傳感器矢量的方法來控制，在低頻運轉(zhuǎn)時，可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，能輸出1.5～2倍額定轉(zhuǎn)矩，能實現(xiàn)更好的重載啟動。

（4）啟動電流可控

在適當(dāng)增加轉(zhuǎn)矩提升的條件下，變頻調(diào)速可能在零速零電壓啟動，電壓和頻率一旦建立了一定的關(guān)系，變頻器就可以按照一定的方式來進(jìn)行控制（V/F或矢量控制），膠帶就能負(fù)載工作并變頻調(diào)速。這種方式提高電機運行的安全穩(wěn)定性，并能延長電機的使用壽命，減少電機維護檢修成本。

（5）低速驗帶功能

膠帶輸送作為煤礦生產(chǎn)運輸?shù)闹髁?，其維護檢修也是一項重要的工作。膠帶輸送機檢修時，要求膠帶低速運行以便能安全的進(jìn)行膠帶檢查。變頻器可以調(diào)節(jié)膠帶輸送系統(tǒng)的速度，使系統(tǒng)電機在5%～100%額定帶速范圍內(nèi)以任意速度長期工作，保證膠帶機低速運行的檢修要求，提高了膠帶檢修的安全系數(shù)。

（6）精準(zhǔn)的過載保護功能

在煤礦運輸?shù)倪^程中，輸送機過載時有發(fā)生，在輸送機過載時，可通過設(shè)置對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩來保護輸送機，使其在過載時自動停車，使皮帶不至于受損。這種方法能精準(zhǔn)設(shè)置轉(zhuǎn)矩保護皮帶，是變頻控制的一大特征，也是其優(yōu)點之一。而工頻是通過檢測電機的工作電流值或過載保護來控制，無法實現(xiàn)精準(zhǔn)的過載保護。

（7）平穩(wěn)的加速功能

變頻調(diào)速系統(tǒng)可以選擇加速曲線，能根據(jù)輸送機的載荷及實際情況光滑均勻地進(jìn)行加速，使機械不至于在速度突變的情況下受到震動而有損傷。而工頻啟動則無法實現(xiàn)此項功能，因為其在啟動時會產(chǎn)生速度突變，機械在突然加速或者突然減速的時候會產(chǎn)生劇烈的振動，這種振動不但發(fā)出噪音，還對機械產(chǎn)生不利的影響，加劇機械磨損，降低機械部件和電機的安全使用壽命。

（8）運行穩(wěn)定，減低成本

輸送機同時安裝同步電機和矢量控制變頻器可以達(dá)到轉(zhuǎn)矩高效輸出的目的，減少機械傳動的部件，形成直接的變頻傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)了提高輸送系統(tǒng)穩(wěn)定性的目標(biāo)，同時減少部件降低了成本。

實踐表明變頻系統(tǒng)能夠平滑啟動，減少機械振動，可長期可靠地應(yīng)用于長距離帶式輸送機等恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，具有起動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強等特點。變頻系統(tǒng)還能在各種工況下可靠地控制皮帶機的驅(qū)動柔性負(fù)荷、加速、減速、即時停車、即時啟動等動態(tài)過程，在各階段實現(xiàn)驅(qū)動電機與膠帶機之間的同步運行，降低二者之間的沖擊，減少對機械設(shè)備的損害，有效延長電機及輸送機的使用壽命，提高輸送機的安全性能。

3　結(jié)語

高壓交流電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)隨著科技進(jìn)步已逐步完善，變頻調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)在大型輸送機的應(yīng)用在很大程度上提高了煤礦的輸送效率，同時提高了煤礦輸送系統(tǒng)的安全性能，延長了大型輸送機的使用壽命。充分利用變頻調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)勢，對現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施進(jìn)行技術(shù)改造，能提改善現(xiàn)有設(shè)備的運行工況，節(jié)能降耗，節(jié)約成本，提高煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

［1］方大千.變頻器、軟起動器及PLC實用技術(shù)問答［M］.北京：人民郵電出版社，2007.

［2］劉美俊.通用變頻器應(yīng)用技術(shù)［M］.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2005.

Technological Transformation of Frequency Control System for Belt Conveyor in Coal Mine

LIU Zhi
（Yangquan Coal Industry Group Co.，Ltd.，Yangquan045000，China）

With the update of the progress of the society and the coal mining technology，the output of coal increased year by year，the use of large power belt conveyor is more and more widely in long distance transportation of coal mine.Large belt conveyor need good drive way，right choice driven approach can achieve smooth and adjustable start torque，reduce the impact force and tension，prolong the service life of conveyor，protect grid from impact，to reduce conveyor power loss in the process of operation，improve the stability，reliability，security of electric control system of conveyor.Practical application shows that to achieve torque-speed control function，can use frequency control system for speed regulation，at the same time can improve the safety performance and stability of large belt conveyor.In this paper，the effect of using frequency control of motor speed transforming belt conveyor is analyzed.

belt conveyer；driven approach；frequency conversion control system；technological innovation

TD634

A文獻(xiàn)標(biāo)識碼：1009-9492（2015）12-0117-03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.033

劉智，男，1987年生，河北石家莊人，大學(xué)本科，助理工程師。研究領(lǐng)域：煤礦膠帶輸送機變頻調(diào)速技術(shù)改造。

（編輯：向飛）

2015-06-05