變頻器在煤礦井下膠帶輸送機中的應用研究

齊利民 趙新奇

（平煤股份四礦，河南 平頂山 476600）

一、變頻器在煤礦井下膠帶輸送機中應用的功能優勢

在傳統的煤礦生產模式下，膠帶輸送機通常是以液壓耦合器作為啟動裝置的。此時，基于液壓耦合器的傳動特點，膠帶輸送機在投用運行中難免涉及到空載啟動、功率不平衡等問題，且容易引發皮帶斷裂、電機損壞等事故，難以達到經濟性、安全性的工作效果。相比之下，將變頻器應用到煤礦井下膠帶傳輸機當中，能在很大程度上改善傳統時期的弊病問題，從而為煤炭資源運輸乃至整體煤礦作業的質效強化提供支持。具體來講，其功能優勢主要表現在以下幾個方面：

首先，若采取液壓耦合器下人工控制的傳統方式，膠帶輸送機會在啟停瞬間發生很大的瞬時電流沖擊現象，進而對輸送機電動機組及其他零件內構產生負面影響，降低輸送機的耐久性與穩定性。而在融合變頻技術后，變頻器可把直流電處理轉化為交流電，并為輸送機提供出小電流、慢速度的啟動條件。這樣一來，便不會出現瞬時電流驟升的情況。同時，輸送機在較長的加載周期內，會將積蓄在膠帶中的能量進行充分釋放，從而避免橡膠傳送帶受到過大張力影響，出現擠壓、形變、撕裂等故障。

其次，在變頻器的應用支持下，膠帶傳輸機可通過驅動頻率的動態調整，將電機轉矩保持在相對穩定、平衡的狀態當中，進而傳送帶在不穩定工況下發生應力堆積。此外，結合行業經驗來看，利用變頻技術將膠帶傳輸機維持于低頻運轉，通常能將變頻器輸出力矩控制為額定力矩的兩倍左右，以此進一步為膠帶輸送機的平穩加載與安全作業提供保障。由此，傳送帶在運行過程中可能遭遇的風險隱患將顯著減少，采煤作業對傳送帶的質量要求也會隨之降低，相關人員便能在保證機械應用與工作質效的前提下，選擇強度適宜、價格更低的傳送帶部件。

最后，在智能控制技術、自動控制技術、傳感器技術等現代科技蓬勃發展的背景下，變頻器可表現出智能化、自動化、無極化的變速特點。所以，將變頻器應用到煤礦井下膠帶輸送機體系中，還能保證輸送機運行狀態與具體工況、環境的動態匹配，并對故障風險進行自動反饋，達到節約電能資源、延長設備壽命、降低故障影響等積極目的。

二、變頻器在煤礦井下膠帶輸送機中應用的實踐要點

（一）膠帶輸送機控制機制的綜合運用

現階段，為了達到更好的變頻效果，通常依托PLC技術或PID技術進行膠帶輸送機的運行控制。

其中，PLC技術主要以位于中控室的PLC控制系統為核心，并通過安裝在變頻器中的組態軟件對皮帶輸送機實施動態監控。在此背景下,PLC系統在獲得監控軟件傳回的工況信息后，便會將其與預設置的標準程序進行比對，并據此向變頻器發出啟停指令，以此驅動膠帶輸送機的電機組進行勻速啟動、同步控制等操作。同時，PLC系統還具備可靠的信息記錄與風險告警功能。當通過監控組件感應到膠帶輸送機存在過載、過流、皮帶跑偏、皮帶堆煤等故障問題后，PLC系統可在引導變頻器發出停機動作的同時，發出界面提示、信息傳輸等報警信號，以此提醒相關人員及時進入煤礦井下施工現場，對膠帶輸送機進行維修處理。此外，市面上一些基于PLC技術的變頻器還配備有煤流感應裝置，可支持PLC系統根據傳送帶上方煤炭流量的具體情況，對傳送帶的運行速度實施自動化、適宜化調整，以確保膠帶輸送機運行功率與施工需求的充分匹配，達到保質、節能的機械設備應用效果。

PID技術則以膠帶輸送機的電機運行狀態作為感應對象，再通過變頻器對膠帶輸送機的工況進行自動控制。在設備的運行實踐中，裝載于變頻器的PID單片機會對輸送機電機組在電流、電壓、轉矩等方面的實際輸出值進行采集，并運算其與給定值之間的偏差，從而依據這一偏差發出調整指令，使電機始終維持在標準、穩定的狀態當中。在調整完成后，PID單片機會進一步采集電機組的輸出數據，并由此形成線性的閉環控制結構，實現對膠帶輸送機的持續控制，避免其出現空載、過載等負面現象。

但需要注意的是，在引入自動控制機制的同時，相關人員仍應保留膠帶輸送機原有的啟動電氣柜作為工頻旁路。這樣一來，即便變頻器本身出現了故障問題，相關人員也能利用傳統手段進行膠帶輸送機的應急控制，從而實現人工操作與自動機制的“雙保險”。

（二）膠帶輸送機控制參數的合理設計

在明確選擇變頻器的技術類型后，相關人員還需對其控制參數、控制流程進行合理設計，以確保變頻器及控制系統保有科學化、標準化的運行依據。例如，某基于PLC變頻器的膠帶輸送機控制設計部分如下：

第一，對膠帶輸送機進行通電檢查，在確認啟動條件充分滿足后，有PLC系統向變頻器發出指令，驅動電機組運行。當電機組的運行頻率由0Hz勻速爬升至50Hz時，停止頻率增長，此時傳送帶的傳動速度為每秒4.5m；第二，當通過GEJ30、GSC200、GUJ30等傳感裝置檢測到輸送機存在探桿軸轉角度超過10°、動輪速度低于標準值25%、發生堆煤故障等情況時，PLC系統分別采取界面及指示燈告警、切斷電源、延遲滾球閉合等指令策略；第三，在停機情況下，通過傳感器對傳送帶進行檢測，若確認煤料全部卸載完成，則勻速將輸送機電機組頻率由50Hz降至0Hz，最終進行閘瓦抱閘。

三、結論

總而言之，將變頻器應用到煤礦井下皮帶輸送機的優化改造當中，能顯著提高皮帶輸送機的控制優質性與運行標準性，從而使皮帶輸送機持續處在安全、高效、經濟的良性工作狀態當中，為煤礦施工提供出理想化的設備支持。