變頻調速技術在煤礦運輸機中的有效運用

郭曉雨

摘要：文章對變頻調速技術的原理進行研究，分析煤礦運輸機的運行特性，以及變頻調速技術在煤礦運輸機中應用的特點，從煤礦運輸機運行的初級階段以及非穩定狀態下分析變頻調速技術在其中的具體運用情況，以供參考。

關鍵詞：變頻調速技術;煤礦運輸機;應用

1引言

在煤礦生產中，運輸機是常用的煤炭運輸設備，也是煤礦生產系統中主要的運輸工具，其動力來源通常為三相異步電動機，其運行的可靠性和經濟性直接決定著煤礦生產整體的可靠性和經濟性。在目前的煤礦運輸機中采用變頻調速技術，就是通過對電動機的供電頻率的改變對其運行速度進行控制，是一種具有先進調速方式和顯著節能效果的技術。變頻調速技術在煤礦運輸機中的有效運用可以提高運輸機的效率，并對運輸機的運行起到保護的作用，促進煤礦更好的發展。

2變頻調速技術分析

異步電動機的轉速與電源頻率的關系式如公式2.1所示。

其中，n為異步電動機每分鐘的轉速;f為交流電源的頻率;s為轉差率;p為磁極對數。在異步電動機的實際使用過程中，由于轉差率s的變化不大，在忽略s的情況下，電動機的轉速則可以看成與交流電源的頻率成正比例關系。如果可以對供電設備采用平滑調節的方式，則可以實現對異步電動機轉速進行平滑的調節，這就是變頻調速技術的基本思想。變頻調速系統就是通過變頻調速裝置將電網電源的電壓和頻率轉換為可以調節的交流電源，從而通過改變交流電的頻率對異步電動機的轉速進行調節和控制。

3變頻調速技術的應用價值

3.1煤礦運輸機的運行特性

煤礦運輸機最大的運行特點就是恒速負載，尤其是運輸機系統在不同的低速扭矩下運行時，其運行速度基本保持恒定不變。在煤礦運輸機進行煤礦、材料等的運行生產過程中，其運行速度的恒定性，只是負載電阻在一定的范圍內進行變化時會引起扭矩的輕微變化。但是煤礦運輸機的運輸距離通常較遠，尤其是其在冬季進行長時間的低速運行時，需要采用專用的低速驅動系統來確保其以上特性，所以煤礦運輸機系統具有結構和功能的復雜性。此外，運輸機的變頻驅動系統中的矢量控制系統還具有較好的高速性能和低速長期運行的特點，而且在運行過程中需要對速度和扭矩進行監測和自動調節與控制，并且需要對運行中的張力進行測量和控制，來確保整個運輸系統的可靠與穩定。

3.2變頻調速技術在煤礦運輸機中應用的特點

一是在煤礦運輸機中應用隔爆變頻器等，可以對煤礦運輸機的啟動和停機的時間進行調控，即可以對運輸機的啟動加速度和停車減速度進行控制，以實現運輸機的軟啟動和軟停止，降低運輸機啟動和停止時的慣性作用對設備造成的沖擊損耗;二是在皮帶運輸機系統中采用無極調速的交流傳動系統，可以控制皮帶在額定的帶速范圍內進行皮帶機的驗帶作業;三是通過各滾筒的變頻器對速度的調節來對電機的速度差進行調整，使其電機電流值趨于平衡，所以具有功率平衡的特性;四是由于運輸機上所運輸的煤礦重量具有不均勻的特點，使用變頻調速技術可以根據負荷大小進行速度控制，從而節能電能、降低皮帶機系統的磨損和破壞;五是可以實現工頻與變頻的自由切換，延長變頻器的電解電容的壽命，而且便于故障檢修下的正常生產作業;六是變頻器的應用還具有平穩的重載啟動特性，對重載進行有效控制，避免出現重載沖擊危險。

4變頻調速技術在煤礦運輸機中的有效運用

4.1煤礦運輸機運行的初級階段

煤礦運輸機主要由機械系統和電氣系統組成，且具有荷載重和轉速高的特點，由于運輸機的皮帶容易出現打滑，所以需要啟動制動，但是這樣會增大皮帶的動態張力，還能提高運輸機的速度和安全性。在運輸機啟動這個初級階段，傳動滑輪帶動靜態電阻變成動阻力，會使得運輸機發生振動，此階段容易出現電阻突變的問題，所以為了排除以上問題需要增加負載張緊裝置，但是在運行中一旦出現輸送帶各部分的靜阻力不同的現象就會引發粘彈性變形的問題。所以在此階段應用變頻調速技術可以發揮其對驅動設備進行控制的作用，降低張力值，防止皮帶出現嚴重受損的問題。

4.2煤礦運輸機運行的穩定狀態

在煤礦運輸機在非穩定狀態下運行時，輸送皮帶會受到靜張力和速度變化所引起的附加張力的共同影響，在這種因素的共同作用下會引發驅動滾筒處的運輸機張力急劇增加，不僅導致運輸機運行不穩定，而且會對滾筒、電機以及其他部位造成破壞。所以在運輸機中應用了變頻調速技術之后，當出現上述問題時，變頻調速裝置會對供電電壓的頻率進行自動調節，從而控制電機的啟動轉速特性進行改變，這樣就可以確保電機的平穩提速，而不會對電網造成沖擊。此外，此系統還具有速度智能調整功能，可以根據運輸機上煤炭的重量進行智能速度調節，可以根據輸送機上實際的煤炭重量確保其平穩啟動，并化解運輸機啟動過程中產生的張力，降低對皮帶的損害，從而大大降低運輸機運行中的故障概率，延長托輥和滾筒的使用壽命。

4.3煤礦運輸機變頻調速改造方案

針對使用多臺電機拖動的皮帶運輸機，在其運行中需要重點關注的內容就是電機的協調控制。這主要是由于不同電機之間需要通過皮帶來進行耦合，這就會使得如果在電機之間出現滑差現象時，就會對變頻器的輸出頻率造成影響，導致其發生偏差問題而影響輸出轉矩，雞兒會導致出現輸出轉矩不平衡的現象，嚴重時還會導致故障以及事故的發生。針對此問題，就需要做好在現場應用中的不同電機之間出力的平衡工作。

為了對負載平衡進行更好的協調和控制，需要針對煤礦運輸機的應用實際情況來對控制方案進行合理選擇，確保此方案的應用條件滿足現場實際情況，且針對其高壓變頻調速系統來說則通常需要選擇主-從的控制方案。而且在此方案下需要保證不同電機之間出力的平衡，使用1到2臺電機且盡量縮小電機之間的間距，使其結構更加簡潔。在此方案中還需要使用變頻器來進行主要控制，其主要作用就是對輸出轉矩進行確定。還要使用另外一臺變頻器來確保電機和變頻器同步，實現對電機轉矩的控制。在上述改造方案中，需要將電機的轉速精度控制在0.5%以下來滿足其控制要求，這就?通過無速度傳感器矢量控制技術來實現上述要求。此外還可以通過速度傳感器控制技術來實現更為嚴格的精度要求，并且可以實現其精度控制在0.1%以下的要求。在上述改造方案中所使用的主-從高壓變頻調速系統可以實現以下作用：：（1）外部信號連鎖控制功能;（2）報警邏輯信號輸出功能。其中前者的主要作用就是對本地或遠程的指令進行接收，或者是對從控系統發動的指令進行接收。而后者的主要作用就是對主控系統的指令進行接收。

5結語

運輸機是煤礦生產中的重要運輸設備，為了提高其運行的安全性和可靠性，并提高運行效率、節能電能消耗。在分析煤礦運輸機的運行特性以及變頻調速技術原理的基礎上，通過變頻調速技術的應用，這樣不僅可以實現運輸機的軟啟動和軟停止。并對運輸機電動機的功率進行平衡調節，而且可以根據負荷大小繼續擰速度的智能控制，還能實現工頻和變頻的自由切換。不僅確保在運輸機的初級運行階段避免出現皮帶受損問題，對張力進行控制和應對，而且在運輸機的非穩定狀態下對驅動滾筒處的張力進行控制，確保其運行穩定，還通過智能速度調整功能，化解張力、降低對皮帶的損害以及其他故障概率，延長運輸機的使用壽命。

參考文獻：

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