王賀軍

西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司東曲礦 山西 古交 030200

帶式輸送機(jī)是礦山運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ咧?，運(yùn)行過程中需要耗費(fèi)較多能源資源的機(jī)械設(shè)備，減少礦井帶式輸送機(jī)的能源資源消耗，做到節(jié)能運(yùn)行工作，愈發(fā)受到采礦企業(yè)的關(guān)注和重視。因此，對(duì)基于變頻控制系統(tǒng)的礦井帶式輸送機(jī)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析研究，有著重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1 帶式輸送機(jī)概述

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模加大，帶式輸送機(jī)開始朝著大功率、大運(yùn)量、長(zhǎng)距離、多電機(jī)驅(qū)動(dòng)及高速度等方向發(fā)展，并取得了比較好的應(yīng)用效果。通常情況下，帶式輸送機(jī)主要是由拉緊裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、托輥、閉環(huán)承載輸送帶、改向滾筒等組合而成的一套復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)。帶式輸送機(jī)主要是以電動(dòng)機(jī)為核心，能夠?yàn)檩斔蛶н\(yùn)行提供所需動(dòng)力，改向滾筒具備輸送帶導(dǎo)向作用，拉緊裝置可以為輸送帶提供拉緊力，托輥可以用于支撐輸送帶以及減少輸送帶撓度。圖1為帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)圖。

圖1 帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)圖

在礦井帶式輸送機(jī)上應(yīng)用變頻技術(shù)，能夠發(fā)揮出變頻控制系統(tǒng)帶速可調(diào)、變速節(jié)能運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免操作人員對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行錯(cuò)誤判斷，避免出現(xiàn)生產(chǎn)事故。帶式輸送機(jī)變頻系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過對(duì)帶式輸送機(jī)上部煤量載荷大小進(jìn)行分析后來掌握其載荷情況，并對(duì)皮帶力矩的輸送能力進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)變頻控制。帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)由上位機(jī)、變頻器、PLC控制器、電機(jī)及相關(guān)傳感器設(shè)備等組合而成。

變頻系統(tǒng)的主要構(gòu)成包括 PLC 電控系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)兩部分，電控系統(tǒng)主要是由 PLC 智能控制器、速度監(jiān)控器、溫度傳感器、顯示屏、電子秤以及供電保護(hù)裝置等部分組成。作為中央樞紐，PLC 智能控制器是電控系統(tǒng)中最為重要與關(guān)鍵的部分，負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和分析，并將指令傳輸至各個(gè)組件，以確保各組件的正常運(yùn)行，不僅可以實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變頻控制。通常情況下，帶式輸送機(jī)的監(jiān)測(cè)控制裝置和信息采集器被安裝在皮帶重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域和各轉(zhuǎn)載點(diǎn)上，主要負(fù)責(zé)測(cè)控皮帶負(fù)載變化情況。通過對(duì)中央電控系統(tǒng)與各種監(jiān)控器進(jìn)行有效調(diào)整和控制，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)變頻，進(jìn)而在保證皮帶平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)，降低故障率與磨損率。

2 變頻控制礦井帶式輸送機(jī)節(jié)能技術(shù)分析

基于變頻控制系統(tǒng)的礦井帶式輸送機(jī)節(jié)能技術(shù)能夠有效地減少礦井帶式輸送機(jī)在實(shí)際工作運(yùn)行中消耗的能源資源，起到節(jié)能效果，從而在綠色環(huán)保的情況下保證礦井生產(chǎn)開采工作。變頻控制礦井帶式輸送機(jī)節(jié)能技術(shù)主要由硬件節(jié)能以及軟件節(jié)能技術(shù)兩個(gè)部分共同組成。以下將對(duì)變頻控制礦井帶式輸送機(jī)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析探究[2]。

2.1 硬件節(jié)能技術(shù)分析

變頻控制技術(shù)在礦井電機(jī)中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井帶式輸送機(jī)工作速度的有效控制和調(diào)整，在保證運(yùn)輸能力與運(yùn)載量滿足開采運(yùn)輸要求的情況下最大限度降低帶式輸送機(jī)運(yùn)行的功率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。當(dāng)前我國(guó)普遍使用的帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方式如下：

第一，調(diào)速型液力耦合器驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了渦輪機(jī)與離心式水泵的有效組合。這一驅(qū)動(dòng)方式在帶式運(yùn)輸機(jī)使用階段具備的特點(diǎn)有：①可以確保帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)，且隨帶式輸送機(jī)主要參數(shù)的變化而對(duì)啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行任意調(diào)節(jié)。②能夠使電機(jī)空載啟動(dòng)，并選擇尖峰力矩作為啟動(dòng)力矩，這樣不僅可以縮短啟動(dòng)時(shí)間，而且還可以提高其啟動(dòng)能力。③在多機(jī)驅(qū)動(dòng)過程中，可以確保多機(jī)順序驅(qū)動(dòng)，不僅可以降低對(duì)外界電網(wǎng)造成的沖擊，而且還可以確保各電機(jī)功率平衡。④其液力傳動(dòng)特性，這一驅(qū)動(dòng)方式能夠隔離扭矩，減緩沖擊。但調(diào)速型液力耦合器在實(shí)際應(yīng)用階段出現(xiàn)了部分問題，在啟動(dòng)過程中會(huì)導(dǎo)致液力耦合器機(jī)械效率為零，并且在電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流較大，會(huì)引起電網(wǎng)電壓劇烈波動(dòng)，造成電動(dòng)機(jī)發(fā)熱情況。同時(shí)，其容易導(dǎo)致輸送帶斷裂老化，一旦液力耦合器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，就會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部油溫升高，不僅會(huì)導(dǎo)致多種問題，也會(huì)加大維護(hù)難度與成本，污染環(huán)境。

第二，液粘離合器驅(qū)動(dòng)，又被稱之為油膜離合器或粘滯離合器。這一驅(qū)動(dòng)方式有著以下優(yōu)點(diǎn)： ①改善系統(tǒng)的啟動(dòng)性能。②這一驅(qū)動(dòng)方式所用電機(jī)功率與尺寸較小。③平穩(wěn)啟動(dòng)帶式輸送機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)在加速度與較低力矩狀態(tài)下啟動(dòng)。④能夠?qū)崿F(xiàn)可控啟動(dòng)與停止。⑤能夠精確控制速度與多驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間功率平衡。但這一驅(qū)動(dòng)方式也存在著驅(qū)動(dòng)電機(jī)空載啟動(dòng)，電網(wǎng)電壓波動(dòng)大，調(diào)速范圍廣，空載條件下無法長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，傳動(dòng)系統(tǒng)總體效率提升一般，發(fā)熱量極大等不足。由此可見，變頻控制技術(shù)在礦井帶式輸送機(jī)硬件中應(yīng)用，能夠通過降低啟動(dòng)功率、減少啟動(dòng)所需動(dòng)力等方式實(shí)現(xiàn)節(jié)能，但也會(huì)帶來一定的額外電力消耗，從整體效果看，硬件節(jié)能技術(shù)仍能夠起到一定節(jié)能效果。

2.2 軟件節(jié)能技術(shù)分析

變頻控制技術(shù)在礦井帶式輸送機(jī)中所應(yīng)用的主要節(jié)能技術(shù)為軟件節(jié)能技術(shù)，即通過設(shè)計(jì)與應(yīng)用自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井帶式輸送機(jī)的變頻控制，達(dá)到節(jié)能效果。軟件節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效果關(guān)鍵在于軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量水平，一般情況下，自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行軟件在設(shè)計(jì)中需要包括基本功能設(shè)計(jì)以及特有功能設(shè)計(jì)。基本功能包括用戶界面全面支持、在線幫助功能、多視窗功能、系統(tǒng)文檔資料與文件修改、系統(tǒng)連編功能等功能。特有功能應(yīng)當(dāng)包括智能圖形化及文本編輯器功能、分層設(shè)計(jì)支持功能、實(shí)時(shí)診斷功能、數(shù)據(jù)庫輸入輸出功能、支持多任務(wù)組織結(jié)構(gòu)功能、系統(tǒng)導(dǎo)航功能、項(xiàng)目管理功能等。這些功能在實(shí)際應(yīng)用中，能夠合理對(duì) PLC 進(jìn)行控制，利用帶式輸送機(jī)信息采集器以及監(jiān)測(cè)控制器等，獲得礦井帶式輸送機(jī)在實(shí)際工作運(yùn)行中的相關(guān)參數(shù)與狀態(tài)，進(jìn)而通過自動(dòng)軟件節(jié)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的分析，對(duì)帶式輸送機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，在保證帶式輸送機(jī)能夠滿足運(yùn)輸效果的情況下最大程度降低帶式輸送機(jī)工作運(yùn)行的功率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。

3 帶式輸送機(jī)變頻控制技術(shù)發(fā)展前景

如今，在煤礦中變頻控制帶式輸送機(jī)應(yīng)用廣泛，低帶速、小功率掘進(jìn)帶式輸送機(jī)中選擇小容量、低電壓的低壓變頻器，而在高帶速、大運(yùn)量與大功率主運(yùn)輸帶式運(yùn)輸機(jī)中選擇了大容量、高電壓的中壓變頻器。變頻控制系統(tǒng)帶式輸送機(jī)憑借其固有的特點(diǎn)在節(jié)能運(yùn)行上有著先天優(yōu)勢(shì)，但相較于其他驅(qū)動(dòng)方式帶式輸送機(jī)，差異化與優(yōu)越性較為一般。因此，帶式輸送機(jī)變頻控制技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)為特色化與高效化，最大程度發(fā)揮其節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

在我國(guó)礦井帶式輸送機(jī)應(yīng)用愈發(fā)普遍的背景下，對(duì)礦井帶式輸送機(jī)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析研究，有著重要的價(jià)值和意義。變頻控制系統(tǒng)應(yīng)用與礦井帶式輸送機(jī)上，有著諸多的優(yōu)勢(shì)優(yōu)點(diǎn)，文章對(duì)基于變頻控制系統(tǒng)的礦井帶式輸送機(jī)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行綜合分析研究，并對(duì)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行闡述，希望能夠幫助提高帶式輸送機(jī)節(jié)能效果。