變頻調(diào)速技術(shù)在礦用帶式輸送機中的應用研究

魏 巍

（潞安新疆一礦機運中心,新疆 哈密 839003）

變頻調(diào)速技術(shù)在礦用帶式輸送機中的應用研究

魏 巍

（潞安新疆一礦機運中心,新疆 哈密 839003）

以現(xiàn)代化礦井帶式輸送機為例，詳細介紹變頻調(diào)速技術(shù)在礦用帶式輸送機的工作原理，結(jié)合工作中實際情況，對變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點進行分析。（摘要重新擬寫，參見文末例文標準）

礦井；帶式輸送機；變頻調(diào)速；應用

0 引言

近年來，變頻調(diào)速技術(shù)在我國取得了長足的發(fā)展，其控制精度更高，調(diào)速、起動和制動性能更加優(yōu)良、可靠性高，也更加環(huán)保節(jié)能。帶式輸送機是保證煤礦、碼頭運輸能夠連續(xù)運作必不可少的設施。隨著生產(chǎn)的需要，帶式輸送機的運送長度、運貨重量都在逐年增大，用戶對輸送機的性能要求也越來越高。為了保證輸送機的高效運行，減輕對機械和電網(wǎng)的沖擊，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益雙贏的局面，煤礦企業(yè)對帶式輸送機進行了全面的改造升級。把變頻調(diào)速技術(shù)應用于帶式輸送機中，既減輕了運輸負擔，又提高了經(jīng)濟效益。

1 礦用輸送機的特性和輸送機變頻調(diào)速的特性

1.1 礦用輸送機的特性

在分析煤礦輸送機的基礎上，明確了煤礦輸送機負載輸送的特性是恒速負載。在輸送機處于異樣低速扭矩工作的過程中，它的速度不會出現(xiàn)一絲的改變。根據(jù)煤礦生產(chǎn)時的輸送，特別是輸送材料，盡管負載電阻在相應的范圍出現(xiàn)扭矩的改變，可是輸送機的均勻特性難以發(fā)生變化。另外，煤礦生產(chǎn)輸送的整個過程當中輸送帶的速度是相同的。

結(jié)合實際情況，輸送機以負電源、接近零功率、零電源等進行，它能夠?qū)崿F(xiàn)幾公里或幾十公里的輸送長度，且輸送機具備長時間低速工作的優(yōu)勢，造成輸送機具備十分復雜的系統(tǒng)。因為變頻驅(qū)動系統(tǒng)當中的矢量控制特性是長時間低速工作與高速性，并且速度反饋可以事先把要求的速度當作目標，自動地控制與監(jiān)控扭矩。并且根據(jù)煤礦輸送的實際要求引入張力控制與測量的過程，以保障整個煤礦輸送的可靠性與穩(wěn)定性。

1.2 輸送機變頻調(diào)速的特性

變頻調(diào)速技術(shù)可以實現(xiàn)多電機驅(qū)動功率的平衡與軟啟動。通過變頻器具備的軟啟動優(yōu)勢，統(tǒng)一輸送機與電機當中的軟啟動，并且在驅(qū)動的過程中，借助功率平衡調(diào)節(jié)軟件，輸送機多臺變頻器的輸出功率會非常穩(wěn)定。如此的輸送在進行啟動的時候不但張力小，而且有著較高的工作效率，還可以對輸送時發(fā)生的機械問題進行發(fā)現(xiàn)。

輸送機當中的變頻調(diào)速技術(shù)不僅使得設施的維護減少，進行重載啟動，而且節(jié)約了能源。因為變頻器集成了電子器件，是憑借電子決定設施的工作壽命，并且使借助變頻器的軟啟動來進行輸送機軟啟動的，為此，在進行啟動的時候比較平滑，過大的沖擊不會發(fā)生，這使得輸送機的檢修工作減少。將變頻調(diào)速技術(shù)應用于煤礦輸送機中，提高了系統(tǒng)的效率與功率，實現(xiàn)了節(jié)能的目的。結(jié)合設計與工作的煤礦電機能夠得知，電機往往處在慢速度與電壓的情況，然而負載非常小，一直到接近滿載的過程中最為理想的功率因素與高效率才會出現(xiàn)。為此會浪費電能。變頻調(diào)速技術(shù)投入應用之后，能夠?qū)崿F(xiàn)至少0.9的功率因數(shù)，還使得液力耦合器在減速器與電機當中的應用減少，實現(xiàn)了高于液力耦合5%—10%的傳遞效率。如此大大地提高了系統(tǒng)的效率與功率因數(shù)。在日益進步的變頻調(diào)速技術(shù)影響下，無論是在先進的技術(shù)上，還是在經(jīng)濟效益上，煤礦輸送機當中的變頻器依舊占據(jù)主導。

2 帶式輸送機上變頻調(diào)速技術(shù)的應用

當今，液力耦合器是大部分礦井所應用的軟啟動設備。它的性能難以實現(xiàn)礦井帶式輸送機拖動的需要，它的基本要求是：適用經(jīng)濟，節(jié)能，工作穩(wěn)定，維護量小，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速性能好，啟動性能好，控制簡單。為此，實施液力耦合器的帶式輸送機啟動已經(jīng)難以跟現(xiàn)代化礦井輸送系統(tǒng)的需要相符合。

2.1 切實做到了帶式輸送機的軟啟動

帶式輸送機借助變頻器實施驅(qū)動，變頻器的軟啟動可以有效地統(tǒng)一帶式輸送機的軟啟動與電機的軟啟動，借助電機的慢速啟動，會慢慢地啟動帶式輸送機，進而釋放皮帶里面貯存的能量，以最大程度地降低帶式輸送機起停過程中的沖擊，基本不會損害皮帶。

2.2 重載啟動

實施無極調(diào)速控制的變頻器最大能夠輸出1.5倍轉(zhuǎn)矩的低頻工作，為此，非常得適宜重載起動。

2.3 驗帶作用

檢修帶式輸送機的需要是低速驗帶，在空載驗帶的情況下，無極調(diào)速的變頻調(diào)整系統(tǒng)的交流傳動系統(tǒng)的變頻器能夠調(diào)整電機工作在5%—100%帶速范圍之內(nèi)的所有帶速。

2.4 皮帶帶強的減小

借助變頻器進行驅(qū)動后，因為變頻器的驅(qū)動可調(diào)時間是1s—3600s，一般來講，帶式輸送機的啟動時間范圍是60s—200s，結(jié)合設定的場地，延長帶式輸送機的時間，使得對皮帶帶強的需要和裝置開始的投資降低。在應用的時候，因為啟動沖擊減小，也減少了輸送機機械裝置的損耗，且延長了滾筒和托輥的使用年限。

2.5 實現(xiàn)帶式輸送機多電機驅(qū)動功率的平衡性

皮帶機借助變頻器實施驅(qū)動，通常借助一拖一的控制手段，在驅(qū)動多電機的過程中，實施主從控制，實現(xiàn)了功率的平衡。

2.6 自動化調(diào)速，實現(xiàn)理想的節(jié)能效果

變頻調(diào)速技術(shù)的應用，能夠讓電動機處于高效工作的狀態(tài)，有著十分理想的節(jié)電效果。

3 帶式運輸機上使用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的優(yōu)勢

3.1 可以實現(xiàn)主控一體化、高性能化和全數(shù)字化

我們把變頻技術(shù)應用到帶式運輸機上，為了實現(xiàn)在大功率下的高效運行，我們完成了主控一體化的整合，把變頻設施和運輸機有機的結(jié)合在一起。變頻技術(shù)在帶式運輸機上的使用提高了運輸機的運送效率，實現(xiàn)了對大功率、重物資的運輸和高性能化。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，信息程度的加深，要做到帶式運輸機和變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的完美融合，就一定要走數(shù)字化這條道路。DSP芯片、STD總線、工業(yè)PC總線在運輸機上的完美結(jié)合，也使得全數(shù)字化得到了實現(xiàn)。

3.2 實現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保，降低了成本

原電機由工頻驅(qū)動直接控制的時候，滿載時的功率因數(shù)為0.85左右，實際運行時遠低于0.8。在采用變頻調(diào)速系統(tǒng)以后，不需要其他裝置，其功率因數(shù)就可以提高到0.9以上，滿足了電網(wǎng)的需求，也節(jié)約了費用。在采用變頻技術(shù)進行調(diào)節(jié)之后，由于通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)了節(jié)能，在負荷率比較低的時候，電機轉(zhuǎn)速也隨之降低。并且設備的磨損情況有所改善，加強了維護周期，延長了設備運行的壽命，減少了維修量，檢修費用也得到了節(jié)省。現(xiàn)今的系統(tǒng)與陳舊的設施相比，保護功能更強，可以更好地過流、過壓、過熱，具有多項保護功能。此外，也更能適應電網(wǎng)電壓的波動，電壓工作范圍得到了拓寬。經(jīng)實踐證明，將變頻調(diào)速技術(shù)應用到帶式輸送機上，節(jié)能效果更顯著。

3.3 降低了設備的運行與維護費用

采用變頻調(diào)速技術(shù)進行調(diào)節(jié)，由于通過調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速從而實現(xiàn)節(jié)能，在負荷率較低的同時電機的轉(zhuǎn)速也得到了降低，使得主要設備和相應的輔助設備比如軸承等磨損的程度減輕，加長了設備的維護周期，延長了設備的運行壽命，減少了機械磨損，維護工作量降低，檢修費用下降。

4 結(jié)語

綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)在礦用帶式輸送機上的應用，不但有著節(jié)能、大范圍的調(diào)速、裝置體積小的特性，而且具備性價比高、穩(wěn)定性好、較高調(diào)速特性的優(yōu)勢。在實踐中應用變頻調(diào)速技術(shù)，降低了輸送機的維護量與損耗，為此，應用此種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的社會效益和經(jīng)濟效益，是值得倡導的。

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魏巍（1978-），男，四川人，助理工程師，研究方向：煤礦機電。