变频调速技术在煤矿运输皮带系统的应用分析张小龙

变频调速技术在煤矿运输皮带系统的应用分析张小龙

张小龙

（鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司内蒙古鄂尔多斯市010300）

摘要：随着电力电子技术的进步，变频器在煤矿皮带机场合的应用日渐成熟，针对皮带机系统多台电机协同控制的特点，采用多台变频器主从控制技术进行变频调速，能有效地提高煤矿生产效率、减小起动电流冲击及机械冲击、实现各电机之间的功率平衡。本文以某煤矿主井皮带机系统为例，详细阐述变频调速技术在煤矿运输皮带系统的应用。

关键词：变频调速技术；煤矿；运输皮带系统

引言

皮带运输机是煤矿企业最常用的连续性运输设备，具有运输能力大、运输距离长、结构简单、易于操作等诸多优点。由于皮带运输机在静止或运行过程中，皮带中贮存了大量的弹性能，其启动过程若不借助软启动装置，势必造成皮带弹性能的瞬间释放，造成皮带发生断裂，引起运输系统停滞。当前，皮带运输机的电机拖动技术多采用液力耦合器、CST、固态软启动、直流拖动以及交流变频调速等，随着交流变频技术的日臻成熟和完善，通用变频器逐渐得到越来越广泛的应用。某矿煤楼皮带运输机调速方式采用液力耦合器，虽然能够满足调速需求，但是启动电流大、节能效果差、同步控制难度高，因此需要采用变频器进行优化改造。

1传统皮带运输机问题及变频调速系统的概述

1.1变频调速系统的构成及其工作原理

煤矿皮带运输机变频调速系统的构成及工作原理如图1所示。变频器的主体、辅助件、电抗器三个部分构成了变频调速系统，变频调速系统运用各个部分协助控制电机速度。除此之外，变频调速系统还有自动调控功能特点，实现多个电机的驱动功率平衡，提高了变频调速系统稳定性。变频调速系统的比例－积分－微分控制器能够保障电机工作，并且控硅整流的方式应用在变频器的主体，增进了变频调速系统节能性，另外，通过循环软启方式应用在变频调速系统中，大大降低电机功率和负载，实现电机平稳调节运行。

1.2运用变频调速技术的必要性

变频调速技术是根据三相异步电动机随频率变化的特性，通过改变交流电机的供电频率进行调速的一种技术。因其稳定、高效的特点，在煤矿生产中得到广泛应用。20世纪90年代以前，中国煤矿运输机多是通过电动机拖动的，如提升机、运输机、水泵等设备都采用电动机拖动，而超高的维护成本使煤矿运输工作滞后，甚至影响设备的使用寿命，因此，变频调速技术应运而生，结合计算机技术与智能控制技术的变频调速技术具有稳定的系统、先进的调速方式，因此在煤炭生产领域得到迅速推广，改变了煤矿生产领域落后的现状。随着通讯技术和感应技术的发展，变频调速技术在性能上大幅度提高，而且越发小型化与智能化，因此变频调速技术在煤矿运输机的运用势在必行。

2煤矿运输机变频调速技术应用分析

煤矿皮带运输机的工作过程较复杂，主要由电气、机械两大系统构成，其具有高转速、重负荷的特点。在运作中皮带运输机防止皮带打滑大多采用启动制动方式，从而皮带运输机的运作安全性得到提高。

2.1煤矿运输机的工作流程

煤矿运输机皮带的张力是由运输机工作的初级阶段决定的，在启动的一瞬间，传动滑轮会带动静态电阻来回运动，使静阻力变成动阻力，产生输送机的震动。在初始阶段里，容易发生电阻突变，影响煤矿运输机正常工作，这是因为电阻驱动滚筒的运动是以静态电阻反映回的时间决定的，因此容易在启动的过程中发生动态电阻突变。为了提高输送带截面内的动张力，要增加负载张紧装置，一方面，能够减少运输机运行过程中的不稳定状态。另一方面，能够增加皮带初始张力，促进提高煤矿运输机的运输的能力。相关工作人员需要注意一个问题：输送带是一个粘弹性体，具有额定转速，因此，一旦输送带各部分的静阻力不同，会产生粘弹性变形的情况，影响煤矿运输机的正常使用，给煤矿生产工作带来不利影响。

2.2输送机平衡功率的实现

在不稳定情况下，组转矩的速度是皮带运输机张力大小的主要影响因素，所以，控制皮带输送机产生的张力，首先要考虑到皮带输送机的运行特点，将工作时的动、静张力进行叠加是目前保证皮带运输机稳定运行的重要手段。皮带运输机应用变频调速技术后，变频调速装置能够按照系统事先设定好的时间使输送带滚筒慢慢增速，提高启动时稳定性。除此之外，变频调速系统还能够根据皮带输送机上负载量对皮带运输机启动速度进行控制，一定程度上使皮带运输机电机运行时间得以延长，使电机驱动的功率平衡得以达成，煤矿皮带输送机电力驱动如图2所示。

2.3智能调速功能

变频调速系统还可以进行智能调速，通过对输送带上的情况进行监控，利用感应技术与通讯技术，实现对输送带速度的智能调控，此外，智能调速系统的应用还大幅度化解了传输带工作中存在的张力与能量，让整个运行过程趋于平稳，减少了对机械造成的损毁，提高了煤矿输送机正常运行的能力，在一定程度上给煤炭企业带来经济效益。此外，加入变频调速技术还能够减少不平稳的运行状态，避免了大部分因为皮带断裂引起的事故。大部分变频调速装置都具有矢量控制与异步控制的功能，改变了以往输入电源的频率，减少传送带运行过程中的损耗，很大程度上提升了运输机系统的运输效率与安全性。

3结语

总而言之，将变频调速技术应用到皮带运输机可以大幅度提高其精度控制程度，降低设备的故障率，减少维护成本，同时还能够节约大量的电能，对于企业的智能化建设和节能降耗具有重要的意义。相信随着变频技术的进一步发展，会在设备控制方面发挥越来越重要的作用。

参考文献：

[1]刘慧敏.基于变频技术的煤矿皮带运输机调速系统的应用研究[J].机械管理开发，2017，32（6）：102-103.

[2]孙红光，梁凯，程伟.皮带输送机变频电控系统在煤矿中的应用分析[J].中国新技术新产品，2013（1）：151-151.

[3]王继玲.变频技术在矿用皮带运输机调速系统中的应用[J].现代矿业，2015（12）：260-262.

[4]袁春雷.变频调速技术在煤矿企业应用中的节能分析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2014（2）：263.

[5]代曙光．变频技术在矿井胶带运输系统中的应用研究[J]．技术与市场，2018，（1）：88－89．

[6]程军，等．基于变频调速的煤矿带式运输机节能控制方法[J]．电气传动，2013，43（11）：61－64．

作者简介：

张小龙（1987.10.5），男，甘肃通渭人，西安科技大学专科毕业，煤矿开采技术，单位：鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司，龙王沟煤矿机运工区检修班班长，研究方向：矿山机电。