煤矿运输皮带集控系统和变频调速系统的应用及发展

煤矿运输皮带集控系统和变频调速系统的应用及发展

王自桥陈峰杨顺利

临矿集团田庄煤矿山东济宁272103

摘要：随着我国经济的发展，煤矿生产机械及控制系统发生了巨大变化。，而系统集成与控制水平与发达国家相比依旧存在较大的差距，尤其是运输皮带集控系统与变频调速系统的融合还不完善，所以加强煤矿生产系统研究力度具有非常大的潜力。本文首先对煤矿运输皮带集控系统以及变频调速技术原理进行了概述，详细探讨了变频调速技术在煤矿运输系统中的应用以及变频调速技术的应用前景，旨在促进煤炭行业的可持续发展。

关键词：煤矿运输皮带；集控系统；变频调速系统；应用；发展

现在是信息化时代，随着社会信息化进程的快速发展，信息技术的应用已逐渐渗透到矿山生产领域，生产经营管理的高效性、实时性、安全性直接影响到矿井的生产效益和成本控制。整个矿井原煤运输系统的建设、管理、调度正向信息化、智能化、可视化、集中加分布式控制化的方向发展。目前许多现代化矿井都已经建成了集控制、保护、监视、网上浏览于一体的远程生产指挥调度系统，并取得了丰硕的直接和间接效益。

1煤矿运输皮带集控系统

1.1系统的运行原理及结构

在煤矿生产中，皮带运输集控系统包含井下开采煤矿的运输、设备维护以及故障监测等内容，通过系统实时监测及集中控制，大大提升煤矿运输的自动化运行状态。在设计运输皮带集控系统时，要保证系统能够独立运行，实现煤矿生产的连续性，数据采集的快捷性以及运输的高效性。

（1）系统运行原理

集控系统使用到的技术包括计算机技术、通信技术、自动化技术以及工业控制技术等。在集控系统中，传感器能够对系统各项运行参数以及系统温度进行采集，然后将采集的数据传输到计算机系统中，实现系统的实时监控。在计算机系统中呈现出系统运行画面及各项参数情况，操作人员可以通过下达指令来实现系统的自动化运行。

（2）系统结构

运输皮带集控系统的硬件结构主要包含管理层、控制层及设备层三个层级。

其中管理层指得是上位机控制体系，通过上位机对整个运输系统进行实时监控，收集相关运输设备的运行情况，然后由上位机下达相应的控制命令，实现系统的自动化管理。

1.2系统的设计要求

（1）先进性

在集控系统的设计中，为了实现煤矿的高效、稳定开采，应选用一些先进的技术及设备，使系统的设备性能得到优化，进而保证系统运行的安全性及可靠性。

（2）可靠性

对于煤矿生产而言，运输系统是非常重要的生产设备，只有运输系统正常运作，才能保证地下煤炭源源不断地输送到地面。因此在集控系统的设计上，一定要建立连续的监控系统，确保系统功能得以发挥。

2变频调速技术原理

变频调速系统集成微机技术、电子电力技术以及电机传动技术，属于强弱电混合、机电一体化的综合性控制系统。变频调速的原理是借助电力半导体器件的通断作用将工频电源转变为另一频率的电能控制装置，将设备输入的交流电压变为直流电压，然后再借助逆变器将直流电压转换为频率、电压均可调整的交流电压，将其作为交流电机的驱动电源，使电机的运行速率得到控制。变频调速系统在当前能源生产行业应用的越来越广泛，通过依据电机负载变化进行自动、平滑增速、减速，大大提高生产效率。

3变频调速技术在煤矿运输系统中的应用

煤炭运输系统主要包括三个工作程序。第一，准备阶段，该过程是传送系统中的静态电阻对滚筒驱动变化的提示，该过程由静态电阻驱动滑轮时间决定。第二，起步阶段，影响传送系统中静态电阻对滚筒的驱动。运输系统启动时，静阻力变为动阻力，使传送带开始运行，静阻力变为动阻力的过程中，传送带会发生振动，传送带的速度逐渐变缓。第三，运输阶段。当传送带电动机达到额定功率及额定转速，这个阶段虽然速度处于平稳状况，但是实际上并不平稳，这主要是因为工业上往往使用的是交流电，在传送皮带的启动过程中，传送带会产生较大的动态张力，在张力的作用下，传送带会产生形变。传送带在启动前各段存在不同的静阻力，而随着传送带启动并运转，造成传动带各处的动态张力相差较大，当两端的拉力大于自身阻力，传送带逐步启动运作。因而当传动系统内部的电机驱动力发生变化时，传动带就会受到驱动力变化的影响，使得传送带表面的张力非常容易到达峰值。对于此类问题，通过传送带在启动时产生的动态张力，最终使得传送带平稳运行，从而达到提高系统运行效率的目的。

当运输系统处于不稳定工作状态下，传送带会受到驱动带来的动态张力，并且还会受速度变化带来的附加张力。在运输机系统启动后，附加张力与动态张力会形成相互叠加的局面，最终导致运输皮带下放滚筒的张力急速增加，从而使整个运输系统处于不稳定的运行状态。而将变频调速系统加入到运输系统中，则能够使用变频调速技术来进行电机运转的控制。变频调速系统通过改变运输系统的输入电源频率，使得电机启动时的运转性质发生变化，通过对运输系统的启动时间进行事先计算，在运输系统启动时由零逐渐增大到额定的运行速度，这样的运行过程就不会对电网造成负荷冲击，从而减小传统启动方式所产生的各种阻力，大大增加运输机械的使用期限，减少运输系统长期维修所产生的费用。

4变频调速技术的应用前景

据相关研究报告显示，我国发电总量的66%都损耗在电动机上，而在工业生产中，大部分电动机被运用在风机、泵类、压缩机等类型的设备上，这些设备大多能够自行调速。将变频调速技术运用于该类电机中，可以节约大量的电能，因此无论是在新建电机项目以及技术改进电机项目中，运用变频调速系统的节能效果是非常突出的。

5结束语

综上所述，煤矿运输皮带集控系统和变频调速系统的应用对促进煤炭行业的发展具有重要的推动作用。因此，必须进一步提高和完善煤矿运输皮带集控系统和变频调速系统的应用，这样才能实现煤炭行业的可持续发展。

参考文献：

[1]田亚峰.集控系统和变频调速系统在煤矿皮带中的应用及发展趋势[J].机械管理开发，2017，（04）：111-112+137.

[2]王清波，孙利文，韩小轩.煤矿电力系统谐波分析及治理[J].山东工业技术，2017，（01）：60.

[3]程军辉.基于无刷直流电机的矿用蓄电池机车调速系统研究[D].安徽理工大学，2016.

[4]蔡贝贝.矿用运输设备专用开关磁阻电机控制系统设计与应用[D].湖南大学，2016.

[5]周建.PLC在港口皮带输送系统节能控制中的应用研究[D].东南大学，2016.

[6]刘少伟.变频调速卡轨车在长距离运输中的应用[J].煤炭与化工，2016，（03）：138-140.

[7]王晓伟.基于模型驱动的带式输送机变频调速控制系统[D].山西大学，2015.

[8]王学勤.煤矿运输皮带集控系统和变频调速系统的应用及发展趋势[A]..煤矿综合自动化与机电技术[C].：，2012：6.