變頻調速技術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）

變頻調速技術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）

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

礦井；帶式輸送機；變頻調速；應用

0 引言

近年來，變頻調速技術在我國取得了長足的發展，其控制精度更高，調速、起動和制動性能更加優良、可靠性高，也更加環保節能。帶式輸送機是保證煤礦、碼頭運輸能夠連續運作必不可少的設施。隨著生產的需要，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，減輕對機械和電網的沖擊，實現經濟效益和社會效益雙贏的局面，煤礦企業對帶式輸送機進行了全面的改造升級。把變頻調速技術應用于帶式輸送機中，既減輕了運輸負擔，又提高了經濟效益。

1 礦用輸送機的特性和輸送機變頻調速的特性

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，它的速度不會出現一絲的改變。根據煤礦生產時的輸送，特別是輸送材料，盡管負載電阻在相應的范圍出現扭矩的改變，可是輸送機的均勻特性難以發生變化。另外，煤礦生產輸送的整個過程當中輸送帶的速度是相同的。

結合實際情況，輸送機以負電源、接近零功率、零電源等進行，它能夠實現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勢，造成輸送機具備十分復雜的系統。因為變頻驅動系統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，自動地控制與監控扭矩。并且根據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定性。

1.2 輸送機變頻調速的特性

變頻調速技術可以實現多電機驅動功率的平衡與軟啟動。通過變頻器具備的軟啟動優勢，統一輸送機與電機當中的軟啟動，并且在驅動的過程中，借助功率平衡調節軟件，輸送機多臺變頻器的輸出功率會非常穩定。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，還可以對輸送時發生的機械問題進行發現。

輸送機當中的變頻調速技術不僅使得設施的維護減少，進行重載啟動，而且節約了能源。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，過大的沖擊不會發生，這使得輸送機的檢修工作減少。將變頻調速技術應用于煤礦輸送機中，提高了系統的效率與功率，實現了節能的目的。結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。為此會浪費電能。變頻調速技術投入應用之后，能夠實現至少0.9的功率因數，還使得液力耦合器在減速器與電機當中的應用減少，實現了高于液力耦合5%—10%的傳遞效率。如此大大地提高了系統的效率與功率因數。在日益進步的變頻調速技術影響下，無論是在先進的技術上，還是在經濟效益上，煤礦輸送機當中的變頻器依舊占據主導。

2 帶式輸送機上變頻調速技術的應用

當今，液力耦合器是大部分礦井所應用的軟啟動設備。它的性能難以實現礦井帶式輸送機拖動的需要，它的基本要求是：適用經濟，節能，工作穩定，維護量小，啟動轉矩大，調速性能好，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難以跟現代化礦井輸送系統的需要相符合。

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動，變頻器的軟啟動可以有效地統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

實施無極調速控制的變頻器最大能夠輸出1.5倍轉矩的低頻工作，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，無極調速的變頻調整系統的交流傳動系統的變頻器能夠調整電機工作在5%—100%帶速范圍之內的所有帶速。

2.4 皮帶帶強的減小

借助變頻器進行驅動后，因為變頻器的驅動可調時間是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 實現帶式輸送機多電機驅動功率的平衡性

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

2.6 自動化調速，實現理想的節能效果

變頻調速技術的應用，能夠讓電動機處于高效工作的狀態，有著十分理想的節電效果。

3 帶式運輸機上使用變頻調節技術的優勢

3.1 可以實現主控一體化、高性能化和全數字化

我們把變頻技術應用到帶式運輸機上，為了實現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合在一起。變頻技術在帶式運輸機上的使用提高了運輸機的運送效率，實現了對大功率、重物資的運輸和高性能化。隨著計算機技術的發展，信息程度的加深，要做到帶式運輸機和變頻調節技術的完美融合，就一定要走數字化這條道路。DSP芯片、STD總線、工業PC總線在運輸機上的完美結合，也使得全數字化得到了實現。

3.2 實現了節能、環保，降低了成本

原電機由工頻驅動直接控制的時候，滿載時的功率因數為0.85左右，實際運行時遠低于0.8。在采用變頻調速系統以后，不需要其他裝置，其功率因數就可以提高到0.9以上，滿足了電網的需求，也節約了費用。在采用變頻技術進行調節之后，由于通過調節電機轉速實現了節能，在負荷率比較低的時候，電機轉速也隨之降低。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省。現今的系統與陳舊的設施相比，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，也更能適應電網電壓的波動，電壓工作范圍得到了拓寬。經實踐證明，將變頻調速技術應用到帶式輸送機上，節能效果更顯著。

3.3 降低了設備的運行與維護費用

采用變頻調速技術進行調節，由于通過調節電機轉速從而實現節能，在負荷率較低的同時電機的轉速也得到了降低，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 結語

綜上所述，變頻調速技術在礦用帶式輸送機上的應用，不但有著節能、大范圍的調速、裝置體積小的特性，而且具備性價比高、穩定性好、較高調速特性的優勢。在實踐中應用變頻調速技術，降低了輸送機的維護量與損耗，為此，應用此種技術能夠實現良好的社會效益和經濟效益，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。