變頻調速智能控制在大型帶式皮帶機上的應用

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，對于能源的需求也越來越大.由于我國是一個多煤、少氣、少油的國家，因此，煤炭在我國的能源比重中占據著重要的地位，近些年來，我國煤炭開采量逐年增加，由于需要將開采出來的煤炭輸送到地面上，從而對井下煤炭的輸送能力提出了更高的要求。現今，在我國的大、中型煤礦中都使用大型帶式輸送機來提高煤炭的運輸能力。由于大型皮帶機輸送量較大，需要消耗大量的電力，通過對皮帶機上使用的電機進行變頻調速智能控制可以達到節電的目的，同時變頻調速還能延長電機、減速機以及皮帶機的使用壽命等。文章主要對變頻調速智能控制進行介紹。

關鍵詞：大型皮帶機；變頻調速智能控制；節能

前言

在我國的大、中型煤礦中，通過采用新型的煤炭開采技術使得煤炭的開采能力逐年增加。在煤炭開采能力增大的同時煤炭的運輸能力也需要緊跟開采能力的步伐，使用大型皮帶機能夠有效的提高煤炭的運輸能力，同時通過在大型帶式皮帶機中采用控制系統來對大型皮帶機的啟動性能、皮帶張緊能力以及安全保護等進行控制。由于大型帶式皮帶機中在使用的過程中會受到電能沖擊以及摩擦造成的影響，造成大型帶式皮帶機中耗能巨大，通過對大型帶式皮帶機中進行變頻調速智能控制可以有效的降低對于電能的消耗，同時可以延長電機、減速機以及皮帶機的使用壽命。

1 變頻調速智能控制簡介

現今，變頻調速已經廣泛應用于我國的石油化工、家電等多個領域，通過變頻調速技術的大量使用，每年能夠節省大量的能源消耗。

2 大型帶式皮帶機使用情況簡介

大型帶式皮帶機現今廣泛應用于煤炭運輸、冶金行業、礦山以及碼頭電力等行業的運輸作業中，通過使用大型帶式皮帶機可以有效且快速的將物料完成遠距離的輸送。現今使用的大型帶式皮帶機多具有下列特點：（1）在進行大型帶式皮帶機的電機選用時需要根據帶式皮帶機所能承載的最大載荷進行選取，因此在進行物料的輸送時，大型帶式皮帶機的電機多處于輕載或是空載的情況，而大型帶式皮帶機運行時電機一直處于滿功率的情況下造成了大量的電能被浪費，據統計，在大中型煤礦的大型帶式皮帶機中電機的使用功能效率通常只達到最大承載能力的一半左右。（2）由于大型帶式皮帶機的皮帶是橡膠制成的，因此其具有一定的彈性，在靜止時能夠存儲一定的能量，同時隨著皮帶機的啟動這些能量會被釋放出來，從而在皮帶上形成較大的拉力，這種拉力會對皮帶的使用造成較大的損害。（3）由于大型帶式皮帶機在啟東時會面臨著較大的載荷，直接進行啟動會造成較大的電流而使電網的電壓劇烈下降，從而影響其他電器的正常運行。

3 大型帶式皮帶機的傳統啟、運方式

3.1 大型帶式皮帶機的一般啟動方式

在大型帶式皮帶機中一般采用的是全壓啟動、電抗降壓啟動以及星三角啟動等方式，這些方式雖然能夠帶動電機使電機進行啟動，但是在節能以及啟動過程中的保護方面或多或少都存在著一些不足。

3.2 大型帶式皮帶機的一般運行方式

現今，大型帶式皮帶機多是根據皮帶機的工藝以及皮帶機的最大輸送載荷來確定減速機和膠帶以及電動機的選用的，同時在運行的過程中一直會處于工頻狀態。電機是以恒轉速進行運行的。這就造成了在大型帶式皮帶機的運行過程中處于半載或者是空載的情況下的電能的浪費。以及使用多臺電機來帶動驅動同一條皮帶時所形成的分配難題。

4 變頻調速智能控制系統在大型帶式皮帶機中的使用

隨著我國經濟的發展以及電力電子技術水平的不斷提高，通過對原有的大型帶式皮帶機進行變頻調速智能控制的改造，使得大型帶式皮帶機能夠根據膠帶機的使用工況進行相應的智能變頻，同時降低了電機啟停時的電流過大對于電網其他用電設備的影響。同時通過使用變頻調速智能控制實現了對于電機的軟啟動，減少了在電機啟動的過程中由于突然啟停而對于大型帶式皮帶機中的機械部分以及皮帶的影響。

4.1 大型帶式皮帶機變頻調速智能控制對于電機的啟動方式

通過大型帶式皮帶機進行變頻調速智能控制改造，降低了皮帶機啟動過程中對于減速機、電機機以及皮帶機的損害，近些年來由于電力電子技術的發展，使用變頻調速技術來取代原有的啟動方式，其中變頻調速啟動實際上是一個降壓啟動的過程，在原先的啟動方式中大型帶式皮帶機的啟動采用的是工頻電壓，而在變頻調速中所采用的是將改變頻率的方式來改變輸出電壓，其中電機輸出電壓的頻率是一個變量而不是工頻。通過采用變頻調速的軟啟動方式可以使電機采用慢速啟動，從而帶動大型帶式皮帶機進行緩慢啟動，將大型帶式皮帶機中膠帶彈性變形所存儲的能量緩慢的釋放，保護了皮帶機中的皮帶、減速機、電動機等。

4.2 大型帶式皮帶機變頻調速智能控制增加了皮帶機的使用壽命

大型帶式皮帶機變頻調速智能控制通過采用變頻調速的方式可以有效的降低對于大型帶式皮帶機的損害。其中變頻調速智能控制的節電裝置是一種電子集成器件，同時它是將機械壽命轉化為電子壽命，有效的延長了大型帶式皮帶機的使用壽命，極大的降低了大型帶式皮帶機的設備維護量。采用變頻調速智能控制的方式能夠根據電機的實際載荷來進入自動調速狀態來實現對于大型帶式皮帶機的節能控制，同時確保大型帶式皮帶機啟動過程中的平滑，以及啟動過程中轉矩較大，且沒有沖擊電流，實現了重載啟動。由于在啟動過程中減少了對于大型帶式皮帶機機械部分的沖擊，增大了皮帶機的使用壽命，極大的提高了大型皮帶機的使用壽命，減少了皮帶機的檢修量，同時，通過進行智能控制改造，使用電機與減速器之間進行直接連接，去除了原先所采用的液力耦合器這一中間環節，使得電機的傳遞效率要較原先的傳遞效率提高5-10個百分點。

4.3 大型帶式皮帶機變頻調速智能控制的運行方式

大型帶式皮帶機變頻調速智能控制由于采用了智能技術、變頻控制技術等對皮帶機在運行過程中電機的電流、電壓以及功率因數、扭矩等進行檢測，并根據載荷量對變頻器實現實時跟蹤調節電壓和頻率，并饋送出相適應的輸送功率。從而達到降低大型帶式皮帶能耗的目的。通過使用大型帶式皮帶機變頻調速智能控制實現了皮帶機在使用過程中的平滑與穩定，極大的提高了大型皮帶機的使用壽命。當使用多臺電機來帶動皮帶機皮帶進行運轉時，采用主從控制，通過采用PID跟蹤調整的方式，有效的實現了各電機的功率平衡，使得各電機在運行時主從電機的電流基本相等，從而實現了多臺電機驅動同軸輸送機設備時的功率平衡。

4.4 大型帶式皮帶機變頻調速智能控制的其他輔助功能

大型帶式皮帶機變頻調速智能控制通過采用傳感器來對電動機的電流、電壓以及功率因數、轉矩、速度以及皮帶的運行狀態（如跑偏、撕裂等）進行檢測。并將檢測的狀態實時輸送到液晶顯示屏中，對于大型帶式皮帶機采用手動和自動兩種控制方式，兩種方式之間可以方便的進行切換，手動方式主要應用于對于大型皮帶機的調試與維修。自動控制方式多用于電機的正常運行，通過在電機運行時進行變頻調速來使電動機保持在最佳的工作狀態，從而達到節能的目的。

5 結束語

通過在大型帶式皮帶機上采用變頻調速智能控制的方式有效的解決了皮帶機在啟動的過程中所形成的沖擊，有效的延長了電機的使用壽命，同時通過對電機傳動方式加以簡化有效的提高了大型帶式皮帶機的傳動效率，減少了能源的浪費，據統計，通過在大型帶式皮帶機采用了變頻調速智能控制方式，每月能夠減少約40%的電能消耗，能夠在6-8個月左右收回改造的成本。

參考文獻

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