煤礦膠帶輸送機變頻調速技術改造方案

陳鐵魁（平煤神馬建工集團有限公司安裝處,河南 平頂山 467000）

煤礦膠帶輸送機變頻調速技術改造方案

陳鐵魁
（平煤神馬建工集團有限公司安裝處,河南 平頂山 467000）

摘 要：煤炭采掘行業是注重效率的典型產業，煤礦膠帶輸送機是運輸過程中的主要設備，其運行狀況的好壞直接影響著整個煤礦工藝的發展，利用變頻調速技術可以更好的分配機器效率，盡最大可能完成相關的運輸任務。本文通過介紹變頻調速技術在膠帶輸送機上的應用現狀，分析變頻電機在工作中的利用特點，提出初步的變頻調速改造方案，根據實際情況得到效率和經濟方面的改善效果，對比分析其改造的可行性，為膠帶輸送機變頻調速技術改造提出自己的看法，提高煤礦輸煤效率。

關鍵詞：煤礦膠帶輸送機；變頻調速；技術改造

0 前言

我國是個產煤大國，在進行煤礦生產過程中，膠帶輸送機起著十分關鍵的作用。礦井中只有立井提升過程不需要膠帶運輸機，其他環節都需要輸送機的參與，尤其是主斜井處的輸送機，其責任重大，較長的輸送距離和較陡的坡度都直接影響著輸送機的壽命，從停歇狀態變化到運行狀態過程中需要較大的轉矩，常用的啟動方法有調速型液力耦合器、軟啟動、CST，其中調速型液力耦合器的應用技術較為全面，但是其針對性太窄，對于啟動過程費用較低且性能不錯，但是不能完成對輸送機整個過程的調控。

變頻調速技術在膠帶運輸機上使用可以很好的解決上述問題，自從大約三十年前應用以來，實踐證明了其可以完全替代其他軟啟動裝置，并且能夠通過通信接口來實現自動控制的目標，高校性能和后期較低的維修率使其逐漸成為煤礦膠帶輸送機軟啟動的主要應用設備。

1 變頻調速技術在膠帶輸送機上的應用現狀

煤礦膠帶輸送機的結構大部分是統一的，一般都是三相異步電動機與液力耦合器連接，并且是同軸連接，然后經由減速箱傳遞到滾筒，通過滾筒摩擦力作為動力，帶動膠帶工作。啟動是膠帶輸送機的關鍵步驟，一般是通過軟啟動器來執行的，在啟動后電動機運行在固定的頻率，經過動力傳遞器——液力耦合器傳遞，直到膠帶輸送機。電機在膠帶輸送機啟動后是將恒速運行，如果要調整調節膠帶的速度，調節液力耦合器的機械效率是最直接方法。膠帶輸送機通過驅動滾筒牽引膠帶運動，膠帶通過摩擦力帶動物料在支撐托輥上運動。作為一種具有彈性的材料，膠帶是可以儲存大量的勢能的，這種特點在在輸送機停止和運行時有很好的體現，這種特點就決定了膠帶輸送機的啟動方式，即軟啟動方式。

目前，在國內的煤礦中，凡是采用軟啟動的一般都是應用的液力耦合器。首先，在啟動的時候要把機械的機械效率調整為零，保證電機再啟動的時候是空載的。電動機在啟動的時候電流是很大的，這種情況會對電動機本身造成損傷，比如內部零件發熱和機械沖撞嚴重，還可能導致電網電壓不穩定，盡管現在采用了一系列的方法，但效果不明顯。在膠帶機應用液力耦合器進行軟啟動的時候，啟動時間相對較短，加載力很大，這樣非常容易導致皮帶老化以致斷裂，這樣就對膠帶的要求非常高，同時，液力耦合器在工作很長時間后，內部的油溫會升高，對應的金屬部件發生磨損，效率不穩定，這些情況會導致環境污染，維護成本增加，而且由于膠帶機不是單一機械帶動，上述問題還會帶來功率不同步的問題。

2 膠帶輸送機啟動方案比較

膠帶輸送機啟動方案大體分為四種。直接啟動；軟啟動電動裝置；電動機和減速器之間加裝液力耦合器；使用變頻調速器。

（1）直接啟動，由于沒有緩沖轉矩，輸送機軸部承受的轉矩力過大，導致傳導的不均勻，上部與下部的不同時運行導致膠帶的局部堆積。這種啟動方式在工程前期沒有很大的投資，但后期極容易發生機械故障，維修費用較高。

（2）軟啟動器在電機中的應用可以很好的解決啟動不平穩的情況，轉矩力的明顯下降可以很明顯的延長電動機和運輸機的使用壽命，但是在進行較大載荷時，容易發生跳變現象，對膠帶有很大的損害。從經濟效益來說，其前期的投資比直接啟動大些，但是能夠解決一定的啟動問題，維修費用較上一種少，但是其重載的劣勢直接導致其應用的廣泛性。

（3）液力耦合器的使用可以使運輸機較為緩慢的啟動，直到轉矩到達某一臨界值時，機器開始運行，這種較為暖慢的啟動方式極容易造成皮帶的打滑，在煤礦運輸中的危險系數極高。其前期投資和軟啟動差不多，但是其良好工況需保持較為干凈的環境，煤礦中的粉塵直接導致耦合器的加油的困難，漏油情況嚴重，極容易造成重大事故。

（4）在膠帶運輸機上使用變頻調速，可以有很好的變頻范圍，兩個電機同步工作，通信信號采集系統可以及時反饋相關信息，把載重和帶速緊密相連，對于電能的節約明顯，提高了輸煤的效率，重載情況下緩慢啟動，保證機器的安全。前期的投資較大是其主要缺點，但是節能效果明顯，維修費用較低，長期來看綜合成本較其他啟動方式低。

3 膠帶輸送機變頻調速驅動主要優點

（1）膠帶輸送機系統的軟起動得到真正實現。在應用變頻器對膠帶輸送機驅動的時候，同時應用變頻器自身的軟啟動功能，做到將電機和膠帶輸送機的雙重軟起動，這樣由于電機的啟動較為緩慢，帶動著膠帶輸送機的啟動也是緩慢的，皮帶內儲存的能量釋放同樣是緩慢的，這樣就可以減小輸送機在啟停時時零件內部的沖擊力，將對皮帶的損害降到最小。

（2）在多電機帶動的情況下實現功率平衡。在運用變頻器對皮帶機驅動的時候，普遍應用一拖一控制，而采用多電機驅動的時候，為了實現功率的平衡，采用的為主從控制。

（3）變頻調速過程可以有很大的啟動調節范圍，這就使啟動過程對皮帶的拉力較小，減小皮帶的帶強，帶強的明顯降低可以很好的節約成本，選擇價格較低的皮帶進行運輸。同時較小帶強對設備的耗損也較小，輸運機壽命也會因此而增強。

（4）節能效果明顯，調速器的使用可以很好的根據實際的運載情況進行電動機轉速的調節，電能使用較為合理，較少的機械轉速調節環節提高了系統功率因數和系統效率，小負荷下轉速的調整可以很好的減少皮帶的磨損，延長其使用壽命。

4 結束語

變頻調速技術在煤礦輸運機上的使用很好的解決了軟啟動問題和重載啟動情況，對于系統的效率有很大的提高，不但節約了電能，還在一定情況下減少了后期維修，節約了成本，相對于其他幾種啟動系統，變頻調速有著很大優勢，它是今后膠帶運輸機裝置中主要應用的啟動系統，它對我國經濟和社會效益的貢獻巨大，具有很大的環保意義。

參考文獻：

[1]王超.變頻器在污水處理中的節能作用[J].中國資源綜合利用,2009(09).