淺談變頻器在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

劉進(jìn)濤

摘 要：隨著生產(chǎn)的需要，帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸長(zhǎng)度、貨物重量逐年增加，用戶對(duì)輸送機(jī)的性能要求越來(lái)越高。為了保證運(yùn)輸飛機(jī)的高效運(yùn)行，減少對(duì)機(jī)械和電網(wǎng)的影響，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙贏，對(duì)企業(yè)進(jìn)行全面升級(jí)的帶式輸送機(jī)。把變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到了帶式運(yùn)輸機(jī)中，減輕了運(yùn)輸負(fù)擔(dān)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速技術(shù)；帶式運(yùn)輸機(jī)；PLC節(jié)能

1 帶式輸送機(jī)的運(yùn)行現(xiàn)狀

在帶式輸送機(jī)中，帶是一個(gè)彈性體在靜態(tài)或運(yùn)行時(shí)在大型磁帶機(jī)上可以在帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中獲利，如果不加入軟啟動(dòng)裝置，磁帶儲(chǔ)存能量將很快釋放，并迅速形成張力波沿帶傳動(dòng)帶的帶式輸送帶。太多的緊張是很容易導(dǎo)致磁帶被撕裂。因此，“煤礦安全條例”規(guī)定，帶式輸送機(jī)必須配備一個(gè)軟啟動(dòng)裝置。

目前煤礦使用的軟啟動(dòng)裝置是液力偶合器或CST，但通常只運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)，沒(méi)有使用變頻技術(shù)。不使用電機(jī)軟啟動(dòng)和軟停止，起動(dòng)電流大，一般4-7倍額定電流的電機(jī)，起動(dòng)電流會(huì)在起動(dòng)的機(jī)械應(yīng)力和熱的變化引起的運(yùn)動(dòng)過(guò)程的強(qiáng)烈沖擊的時(shí)候，造成了嚴(yán)重的破壞甚至磨損的機(jī)械零件，并也會(huì)引起電網(wǎng)電壓下降，影響電網(wǎng)其它設(shè)備的正常運(yùn)行。有磁帶的磨損和維護(hù)等問(wèn)題，將給企業(yè)帶來(lái)很多的損失，這不符合節(jié)能社會(huì)創(chuàng)造的要求。

2 帶式運(yùn)輸機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

了解帶式輸送機(jī)是已知的，運(yùn)輸飛機(jī)的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，布局的寬度大，需要維修的零件，能源消耗比較高。該驅(qū)動(dòng)裝置主要由電機(jī)、聯(lián)軸器、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器和滾輪組成。在帶式輸送機(jī)變頻技術(shù)可以減少驅(qū)動(dòng)裝置空間的布局，而且還使設(shè)備實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，使運(yùn)輸飛機(jī)的速度與貨物的重量交付。這不僅提高了運(yùn)輸效率，降低了功耗，從而節(jié)約了成本。

3 變頻器在帶式輸送中的應(yīng)用

3.1 現(xiàn)代化帶式輸送機(jī)的應(yīng)用要求

帶式輸送機(jī)裝料起動(dòng)時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩很大，要求電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置輸出起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也足夠大，才能保證能使帶式輸送機(jī)順利起動(dòng)。雙滾筒分別驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)需要由兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，需要保證這兩臺(tái)電機(jī)輸出功率相同，即功率均衡，避免電機(jī)之間輸出功率不同，使出力大的電機(jī)出現(xiàn)過(guò)載或過(guò)流故障。如果帶式輸送機(jī)用于向下運(yùn)輸，則需要考慮制動(dòng)問(wèn)題。如果帶式輸送機(jī)使用的環(huán)境是在煤礦井下，則需要考慮使用防爆型的驅(qū)動(dòng)裝置。

3.2 PLC控制技術(shù)的應(yīng)用

為了保證帶式輸送機(jī)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了對(duì)帶式輸送機(jī)的調(diào)速控制。我們可以利用可編程控制器對(duì)皮帶機(jī)部分進(jìn)行變頻調(diào)速，通過(guò)可編程控制器的主機(jī)、皮帶秤稱重系統(tǒng)和變頻器通信來(lái)達(dá)到控制運(yùn)行速度的目的。

采用PLC控制技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）具有遠(yuǎn)控、近控控制方式；

2）具有集控、就地、檢修、調(diào)試、閉鎖工作方式；遵循“順煤流停車、逆煤流起車”原則控制皮帶機(jī)、給煤機(jī)等設(shè)備的起停；

3）選用進(jìn)口品牌可編程序控制器（PLC）作為控制核心，充分保證可靠性、實(shí)時(shí)性；

4）靈活配置的輸入輸出接口可直接控制外部設(shè)備，也可通過(guò)ModBus-RTU或ProfiBus-DP接口，實(shí)現(xiàn)分布式控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程采集和遠(yuǎn)程控制；

5）保護(hù)功能齊全，具有沿線急停、沿線閉鎖、跑偏、堆煤、打滑（超速）、煙霧、超溫、灑水、斷帶、縱撕、煤位，以及電機(jī)繞組和軸承超溫等保護(hù)；

6）可實(shí)現(xiàn)起動(dòng)預(yù)警、閉鎖報(bào)警、故障報(bào)警以及各種保護(hù)報(bào)警的語(yǔ)音報(bào)警提示，報(bào)警時(shí)長(zhǎng)可設(shè)定；

7）快開(kāi)門(mén)結(jié)構(gòu)使得調(diào)試、維護(hù)工作更具效率；

8）具有Ethernet光口，易于連接全礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、其它子系統(tǒng)和智能設(shè)備。

4 變頻器在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1）可控啟動(dòng)和停止，減少機(jī)械沖擊；變頻調(diào)速可以從零速度迅速啟動(dòng)輸送帶，并可以根據(jù)光滑均勻加速用戶的實(shí)際需要調(diào)節(jié)，速度可根據(jù)需要任意選擇，可以設(shè)置為線性加速度，也可以設(shè)置根據(jù)一定的規(guī)則自動(dòng)變速或加速。因此，它可以減少在過(guò)去的機(jī)械沖擊的影響，從而提高設(shè)備的使用壽命。

2）調(diào)速范圍寬，能滿足各種要求；電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=60f基本公式（S）/ P，N和F的頻率速度成正比，也就是改變f的頻率可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)速n，當(dāng)頻率為0 ～ 55hz的變化，電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍將明顯增加。由于變頻器的頻率范圍較大，所以變頻調(diào)速裝置對(duì)調(diào)速電機(jī)的調(diào)速范圍更廣，能更好的滿足帶式輸送機(jī)運(yùn)行的各種速度要求。

3）高精度控制，功率平衡好；目前煤礦井下環(huán)境非常惡劣，傳統(tǒng)的方式開(kāi)始一些大功率電機(jī)，非常困難。電壓和功率損耗較大，也不能保證設(shè)備的正常運(yùn)行，變頻器和帶式輸送機(jī)主要用于無(wú)速度傳感器矢量控制方法，采用變頻調(diào)速控制方式可分別磁鏈和轉(zhuǎn)矩的電機(jī)電流檢測(cè)、控制、電壓和頻率的自動(dòng)變化檢測(cè)相同的值的指令值與實(shí)際，變頻調(diào)速的控制方法大大提高了帶式輸送機(jī)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的準(zhǔn)確性，大大提高了控制精度和功率平衡。

4）可逆操作簡(jiǎn)單，制動(dòng)可靠；通過(guò)改變逆變器輸出電壓的相位序列可在電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)控制的可逆運(yùn)行，可逆的操作非常簡(jiǎn)單，克服了復(fù)雜的運(yùn)行模式；變頻控制技術(shù)在同一時(shí)間的四象限運(yùn)行，自動(dòng)能量回饋技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，負(fù)電源操作，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，帶式輸送機(jī)運(yùn)行更可靠。可以看出，理論上的頻率控制可以更好地滿足帶式輸送機(jī)的特殊要求，在一些實(shí)際應(yīng)用中得到了證實(shí)。

5 小結(jié)

實(shí)踐證明，變頻調(diào)速裝置對(duì)長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)電機(jī)控制具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，是一種理想的調(diào)速控制方式。它不僅滿足了生產(chǎn)安全的需要，克服了交流電機(jī)直接起動(dòng)的缺點(diǎn)，而且提高了設(shè)備的效率，降低了設(shè)備的維修成本，直接和間接的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

此外，交流變頻調(diào)速技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善環(huán)境，提高電機(jī)性能，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的主要手段之一。變頻調(diào)速以其優(yōu)良的速度和制動(dòng)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，應(yīng)用范圍廣等諸多優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為最有前途的方式。

參考文獻(xiàn)：

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