變頻控制技術在皮帶運輸機的應用研究

王大鵬

[摘? ? 要 ]皮帶運輸機在各大工廠的生產線中使用十分廣泛，在傳統的生產線中皮帶運輸機主要是采用了傳統的單片機實現系統控制，如今隨著生產技術的不斷創新，皮帶運輸機能夠擁有變頻控制技術，能夠滿足多元化控制操作，有效提升生產效率和生產質量。本文主要分析了變頻控制技術的理論概述，并研究了在皮帶運輸機中變頻控制技術的應用措施。

[關鍵詞]變頻控制技術;皮帶運輸機;應用研究

[中圖分類號]TD634.1 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）11–000–03

[Abstract]The belt conveyor is widely used in the production line of major factories. In the traditional production line， the belt conveyor mainly uses the traditional single chip microcomputer to realize the system control. Now with the continuous innovation of production technology， the belt conveyor can have the frequency conversion control technology， which can meet the diversified control operation， and effectively improve the production efficiency and quality. This paper mainly analyzes the theory of frequency conversion control technology， and studies the application measures of frequency conversion control technology in belt conveyor.

[Keywords]frequency conversion control technology; belt conveyor; application research

變頻技術屬于發展比較成熟的創新技術之一，通過使用變頻來滿足不同的運行需求，起到節能降耗的效果。如果在工廠生產線的皮帶運輸機運行中結合變頻控制技術，能夠通過皮帶中貨物量有效地控制電機的運行頻率，節約環保效果良好，保障運輸機運行效率更高，提升運輸機的使用壽命，促進企業的穩定發展。

1 皮帶運輸機概述

皮帶運輸機由于有點較多，因此在工廠生產和運輸過程中使用十分廣泛，其使用簡單方便、設備的零部件非常標準化、維修起來更加漸變、整體設備結構簡介、能夠運輸的距離相比起來設備都更長、運輸量比較大等特點。在生產和運輸過程中根據輸送工藝的不同，可以把皮帶運輸機分為多點驅動和單點驅動[1]。在傳統的生產運輸過程中單點驅動的皮帶運輸機設備使用十分廣泛，這一設備的驅動裝備主要是安裝在整體運輸機的機頭位置，并且在很多情況下由于運輸距離的限制、運輸量的限制以及使用環境的限制，該類型運輸機的應用也會受到更大的限制。多點驅動皮帶運輸機類型能夠在中間比單點驅動擁有更多的助力，因此也被稱為中間主力多點驅動的皮帶運輸機。這一類型的運輸機在機頭和機體的位置安裝了驅動裝置，能夠有效減少運輸帶上貨物壓力產生的張力，有效提升了普通運輸帶的運輸效率。目前在生產運輸過程中多點驅動運輸機的應用更加普遍。多點驅動運輸機具有中間滾筒卸載式的多點驅動皮帶運輸機，在傳統運輸機的輸送帶中間另外準備驅動點，從而有效減少橡膠輸送帶上的張力。此外還有一種安裝方式是直線摩擦式，在安裝過程中在原有主機的基礎上，在輸送帶下方增設一臺或多臺普通的皮帶運輸機，用來輔助承托主機的輸送帶，多臺機器同步運行，能夠有效依靠摩擦來不斷減小主機輸送帶的張力。多點驅動相對于單點驅動來說運輸量更大，在工作中能夠保證穩定的運行狀態。當前需要研究的關鍵，就是如何在多點驅動皮帶運輸機運行的基礎上，應用變頻控制技術，實現生產運輸的自動化運行。

2 高壓變頻器的技術優勢分析

在皮帶運輸機的應用過程中結合高壓變頻器技術的應用，能夠幫助實現全啟動皮帶運輸機的目的，結合變頻控制技術的應用，緩慢地啟動機械設備電機，能夠幫助把機械設備中皮帶的內部力量充分發揮出來，減少機械受到的損傷，提升交代的工作壽命和工作效果[2]。高壓變頻器的應用還能夠有效減少皮帶運輸機的皮帶強度，保持機械設備在1h內完全啟動，一部分演唱出來的機械設備部分，啟動時間用來減少對于皮帶強度的要求，這樣能夠有效地減少皮帶運輸機當中皮帶的維護保養成本和采購成本，優化機械設備管理質量。高壓變頻器技術的應用能夠從抵押變頻控制系統實現多電機共同驅動的轉矩平衡問題。變頻器驅動電機的應用能夠有效節省更多的能耗，更好地控制皮帶運輸機在生產和運輸過程中的運行速度，能夠根據在生產運輸過程中皮帶運輸機傷的負載變化而進行運行頻率的變化，節省更多的能源消耗。

3 電動機選型

在皮帶運輸機的運行過程中應用比那品控制技術，需要科學合理的根據電力拖動系統選擇電動機[3]。工作人員需要確定出電動機的不同種類，了解電動機擁有哪些不同的型號，計算出電動機的額定電壓和額定電率之后，進行科學合理地選擇。在運行過程中要結合額定功率的應用不能超過規定的數據值要求。電動機的選擇需要符合機械設備特性要求，在機械設備處于一定的負載之下，能夠擁有更加穩定的轉速，也要具備良好的啟動和制動性能。在選擇電動機結構過程中，要根據設計安裝要求和工作環境進行選擇。電動機的應用能夠實現電力拖動系統完成拖動生產機械相關的工作。由于生產機械設備的種類非常多，生產工藝水平不同，因此也會出現不同的電動機分類。在選擇的過程中想要確保選擇的種類更加合理，一是重視電動機的性能，二是了解生產工藝的特點，確保選擇的電動機能夠準確地完成工藝要求。

4 變頻器的選擇

4.1 變頻器的控制和分類

要想確保皮帶運輸機實現變頻變壓，正確地輸送平滑規則的正弦波形，需要利用變頻器來提升驅動性能。UCF控制電壓和頻率之間的比例，控制電路的內部結構更加簡單方便，成本比較低，機械性能相對來說比較優越，能夠滿足普通傳播過程中平滑調速的運行要求。通過使用轉差頻率更好地控制電動機的轉速，通過控制電動機和發動機的速度，來有效地控制逆變器輸出頻率，實現滑移速度控制運行模式。矢量控制主要是用于分量的計算，針對電流磁場和轉矩分量進行計算，實現轉矩控制，從電流磁鏈的簡介控制轉變成為直接控制。

4.2 變頻器的選擇

在生產運輸過程中皮帶運輸機的應用時間比較長，因此機械設備的電動機長時間處于低速高扭矩的旋轉過程中[4]。PLC匹配變頻器屬于矢量型變頻器類型，機械設備的動態性能十分良好，能夠保持低速高轉矩輸出。該變頻器的操作面板能夠進行手動調整，配備有多個不同的固定頻率，機械設備的固定頻率值是功能碼來設定的，并且機械設備的頻率番位可以選擇外部終端。但是由于這種操作模式受到了頻率數量的限制，因此這種方式并不經常使用。該變頻器的應用選擇了模擬頻率模式，內部設置有模擬輸入端子，能夠在電流或者是電壓出現變化之后，在一定的范圍內改變反相器的輸出頻率。在運行過程中PLC可以拓展出模擬輸出模塊。頻率轉換器擁有一個網絡接口，能夠跟網絡進行對接，通過開展通信模式，接受頻率控制的指令。可以設置成為由指令需要的頻率進行輸出，利用一個通信線路把PLC連接到轉換器當中。

5 變頻控制皮帶運輸機設計方案

5.1 變頻器

通過在運輸機的運行過程中采用變頻控制技術，能夠結合變頻器的應用來改變原有電機的工作電源頻率，更好地控制交流電。變頻器包含有未處理單元、驅動單元以及制動單元等，可以更好的控制電流頻率的應用，實現電機工作交流電的運行狀態。在皮帶運輸機的運行過程中，結合現場的實際生產情況，了解到應該提供的供電頻率，然后調整頻率滿足現場的生產要求，達到節能的效果[6]。根據變頻器運行過程不同，可以將其分為兩種不同的類型，交–交變頻器和交–直–交變頻器2種。第一種類型是把工頻的交流轉變為頻率可以調整的交流電壓，也被稱為是直接式變頻器。

第二種變頻器則是首先把工頻交流轉變為直流，然后再利用整流器的操作，把直流變換為頻率電壓，實現交流的可調整目的。這種變頻器的運行過程屬于間接式的，稱為是間接式變頻器。在生產運輸過程中第二種變頻器的應用十分廣泛。

5.2 多點驅動

結合多點驅動的方式，能夠緩解在皮帶運輸機的運行過程中，輸送帶張力逐漸增大的情況，確保在負荷量不斷提升、輸送的距離也逐漸的加長情況下張力也會隨之增加的情況，結合多點驅動的生產運輸方式，把輸送帶原本承擔的張力輸送到不同的輸送過程中，有效地減少輸送帶的張力。在運輸機的運行過程中可以設置多個不同的驅動裝置，作為逆止器的作用避免輸送帶在運輸過程中出現斷帶的情況，確保皮帶運輸機的穩定運行。

5.3 PLC控制器

PLC是可編程邏輯控制器的英文縮寫，能夠通過多點驅動來實現皮帶運輸的變頻控制，把多點驅動皮帶運輸機和控制技術有效地結合在一起，解決皮帶運輸機工作中操作控制不方便的問題[7]。PLC分為監測系統和控制系統。其中監測系統通過在機械設備不同位置的傳感器運行中，實時了解輸送機的工作狀態。傳感器能夠把自己實時監測得到的數據信息發送給PLV計算機進行處理。控制系統則是在設備處理監測數據技術之后，采集信號進入到控制系統，分析檢測信號之間的強度和間隔，出現斷鏈和掉鏈的運行故障能夠自動報警。在實際的生產過程中在皮帶運輸機的機頭位置和中部位置都安裝了保護裝置，保護裝置能夠更好地避免物料和開關發生碰撞，確保開關能夠更加靈敏。

5.4 安裝布置

想要有效的實現多點驅動系統電頻同步運行，需要做好安裝設計工作，在設計的布置過程中，按照順序來啟動2臺電動機，啟動的間隔時間設置為8s，輸出的電流值按照誤差控制進行計算，確保電機能夠在過載和空載的情況下都平穩安全地運行[8]。PLC產品的種類型號非常多，不同的產品不同的性能、不同的容量、不同的系統指令、不同的結構和不同的變成方式。因此需要結合功能要求來選擇PLC機型設備，盡可能地滿足生產的適用性。在選擇過程中要采用科學合理的結構形式和安裝方式，滿足系統可靠性和響應速度要求。在生產運輸過程中結合變頻控制皮帶運輸機的應用，能夠提升生產運輸效率，避免在空載和滿載的情況下出現電頻不平衡的情況，減少對電機產生的損傷，減少輸送帶的磨損，提升運輸機的使用壽命，讓輸送機更加安全可靠地運行。

6 結束語

在生產運輸過程中皮帶運輸機的工作環境比較特殊，運輸距離非常遠、運輸量非常大，并且要求運輸速度要快，在復雜的生產環境中會對機械設備的電動機運行產生影響。通過采用變頻控制技術能夠優化帶式輸送系統，提升運輸機的運行可靠性、安全性，提升生產效率。

參考文獻

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[2] 徐中俊.PLC控制技術在皮帶運輸機中的應用研究[J].科學技術創新，2019（33）：164-165.

[3] 王俊峰.變頻控制技術在皮帶運輸機的應用探討[J].機電工程技術，2019，48（10）：186-188.

[4] 閆曉棟.變頻技術在礦用皮帶運輸機調速系統中的應用[J].能源與節能，2019（5）：74-75.

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[6] 趙娟琴.變頻技術在皮帶運輸機調速系統中的應用分析[J].能源與節能，2018（6）：153-154.

[7] 宋昌興.變頻技術在礦用皮帶運輸機調速系統中的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2017（14）：16，38.

[8] 王玉濤.遠程集中控制技術在皮帶運輸機上的應用[J].山東煤炭科技，2013（1）：251-252.

[9] 李敏.淺談變頻調速技術在煤礦皮帶運輸機中的應用[J].機電信息，2019（17）：68-69.

[10] 閆曉棟.變頻技術在礦用皮帶運輸機調速系統中的應用[J].能源與節能，2019（5）：74-75.