关于变频器在煤矿胶带机的应用研究

关于变频器在煤矿胶带机的应用研究

张宗利

中煤第九十二工程有限公司 河北省 邯郸市 056106

摘要：在煤矿生产过程中，胶带机作为主要的运输设备，在煤矿生产中占有非常重要的地位。胶带机的作用是输送物料，实现对物料的连续运输。胶带机使用的动力是电动机，由于其运行过程中，会产生大量的机械振动和噪声，使其难以达到理想的工作状态。随着我国科学技术水平的不断提升，变频器在胶带机中的应用也越来越广泛，对提升胶带机的工作效率起到了重要作用。变频器在煤矿生产中应用广泛，在改善工作效率、减少设备损耗、降低生产成本、提高生产安全性等方面都起到了重要作用。因此，加强对变频器在煤矿胶带机中的应用研究具有非常重要的现实意义。

关键词：变频器；煤矿胶带机；应用研究

引言：

煤矿井下胶带机作为一种重要的运输设备，在煤矿生产中起着至关重要的作用，它是煤矿井下运输系统中的关键环节。其驱动方式通常为传统的机械传动方式，如链传动、链条传动等。这种传统的驱动方式由于存在着传动效率低、磨损严重、噪音大、控制不准确等缺点，已经无法满足现代煤矿井下生产运输系统对电机驱动的要求。所以，需要将传统的机械传动方式更换为以变频器为核心的电气传动方式。由于变频器具有高效节能、可靠性高、功能完善、结构简单等优点，在煤矿井下运输系统中得到了广泛的应用。本文将对变频器在煤矿井下胶带机中的应用进行分析研究。

一、煤矿胶带机对变频器的具体要求

根据煤矿胶带机的实际情况，通常要求变频器具有以下几点性能：首先是能够根据胶带机的实际工作状况，对电机运行进行控制，达到节能的目的。胶带机在运行过程中，需要使用大量的电能，通常情况下，胶带机的功率越大，电机需要消耗的功率就越多[1]。由于胶带机是一种高速运转设备，其产生的机械振动和噪声都会对工作人员造成危害，因此要求变频器具有较高的运行可靠性。其次是胶带机通常需要在相对恶劣的环境下工作，例如矿井内。胶带机运行过程中，会产生大量的粉尘和煤尘。煤矿生产过程中存在大量的瓦斯和煤尘气体，这些气体会对胶带机造成严重污染，影响胶带机正常工作。因此要求变频器具有较强的防尘能力。再者是胶带机运行过程中需要频繁起动和停机，因此要求变频器具有较高的起动转矩和较快的起动速度。胶带机通常是通过启动、停车来控制物料输送速度的。由于胶带机处于高速运转状态下，一旦起动或停车就会对物料造成严重损坏。最后是，胶带机通常都是在重载或空载情况下运行，因此要求变频器具有较高的过载能力和过载保护能力。胶带机运行过程中会产生大量的机械振动和噪声，如果没有过载保护措施，就会对胶带造成严重损害。

二、关于变频器在煤矿胶带机的应用研究

在煤矿胶带机中，由于煤炭运输距离较远，运输过程中会有大量的能量损耗，如果不及时对其进行调整和控制，将会导致严重的安全隐患。随着我国科学技术水平的不断提高，变频器在煤矿胶带机中得到了广泛应用。

（一）带速的自动调节

在煤矿井下运输系统中，皮带机是一种重要的运输设备，它可以将原煤、煤矸石等物料运送到地面。皮带机的运行效率与其带速有着密切的关系。当皮带机工作时，胶带机的速度和电机的转速是成正比关系的，即V/f=n，其中n表示皮带机滚筒的转速[2]。因此，在煤矿井下生产中，应通过改变胶带机的速度来实现节能降耗。变频器所具有的调速功能可以通过对电机转速进行控制实现。在煤矿井下生产中，为了防止皮带因过载而损坏，需要在胶带机上安装过载保护装置。当胶带机工作时，其速度会随着负载而变化，而其速度变化与胶带输送机带速有着密切的关系。如果胶带机工作时出现过载，就会使电机过载运转。如果带速过快，就会导致电机轴电流过大、皮带发热等问题；如果带速过慢，则会使电机转速下降、皮带出现打滑等问题。

为了避免这些问题的发生，需要将胶带机的速度控制在一个合理范围内。因此，在煤矿井下生产中常使用的方法是采用带速自动调节装置。自动调节装置可以根据胶带机实际运行情况和负载情况进行调整，以保证皮带机滚筒转速和电机转速相协调。带速自动调节装置主要由输入电动机、驱动系统、控制系统和执行机构四个部分组成。其中输入电动机与驱动系统是其主要部分，控制系统与执行机构则是其辅助部分。输出电动机为胶带机皮带张紧力提供动力。该装置主要由变频器、 PLC和传感器组成。其中变频器是该装置中最重要的组成部分，它可以对输入电动机进行控制，使其输出满足实际工作要求的转矩或电压信号；PLC则负责将控制信号转化为控制信号并传输给执行机构；传感器则是用于检测输入电动机和输出电动机的运行情况。该装置在运行过程中将传感器采集到的电压信号和电机电流信号进行分析处理后反馈到变频器中进行控制。

（二）防过载保护

煤矿井下胶带机在运行过程中，如果胶带机出现过载现象，不仅会影响到煤矿井下胶带机的正常运行，而且还会损坏煤矿井下胶带机。所以，在煤矿井下胶带机的运行过程中，必须要设置防过载保护装置。防过载保护装置主要是由电流互感器、保护开关、接线盒、接触器等组成的，其功能是当煤矿井下胶带机出现过载现象时，能够及时将过载信息发送到变频器中，并由变频器自动切断电机电源，从而避免煤矿井下胶带机出现过电流现象。此外，还可以将过电流保护开关接入到 PLC中，通过 PLC与变频器之间的通信实现对电机运行状态的控制。如果在运行过程中出现过电流现象时，还可以及时地发出报警信息，从而避免煤矿井下胶带机出现过载现象。

（三）煤矿胶带机电气控制系统

在煤矿胶带机电气控制系统中，主要包括了上位机系统、 PLC控制系统以及下位机系统等三个部分。在煤矿胶带机的电气控制系统中，通过上位机系统对煤矿胶带机进行实时监控，并通过 PLC控制系统实现对煤矿胶带机的运行参数进行控制，进而对其运行情况进行监视。在下位机系统中，主要包括了人机界面、 PLC控制程序等两部分组成，其中 PLC控制程序能够对变频器的运行参数进行设定，从而实现对煤矿胶带机的运行速度、功率等参数的调整。同时，通过人机界面可以实现对变频器运行状态的实时监控，并可根据实际情况对煤矿胶带机的运行速度和功率进行调整，从而保证煤矿胶带机的安全、可靠运行。

（四）煤矿胶带机的节能问题

在煤矿胶带机的运行过程中，由于胶带机的驱动系统需要通过皮带带动电动机等设备，而电动机等设备的启动和停止会产生大量的电能损耗。如果将变频控制技术应用于煤矿胶带机中，可以有效地减少电动机等设备的启动次数，从而降低煤矿胶带机运行过程中所产生的能量损耗[3]。但是由于目前变频器技术还不够成熟，而且煤矿胶带机所使用的变频器还不能完全实现节能功能，因此在实际应用中还存在一些问题。为了更好地解决这些问题，我国相关人员研究出了一种新型的变频器，该变频器采用了节能效果较好的 IGBT技术和直接转矩控制技术。由于其具有良好的节能效果，因此在实际应用中受到了相关人员的青睐。

三、结束语

综上所述，在煤矿生产过程中，胶带机是重要的运输设备，其运行状态对煤矿生产效率有着重要影响。在胶带机运行过程中，胶带机会产生大量的机械振动和噪声，这些振动和噪声会严重影响到煤矿生产的效率。因此，要采取有效措施对胶带机运行过程中产生的机械振动和噪声进行控制。随着科学技术水平的不断提升，变频器在煤矿胶带机中的应用越来越广泛。在煤矿胶带机运行过程中，应该充分认识到变频器在改善工作效率、减少设备损耗、降低生产成本、提高生产安全性等方面的重要作用，有效提升煤矿生产效率，实现对煤矿企业的可持续发展。

参考文献：

[1]乔海源,王飞,任文清. 浅谈煤矿变频控制技术的应用[J]. 陕西煤炭,2022,41(01):157-160.

[2]杨磊. 在煤矿胶带机中变频器的运用探讨[J]. 矿业装备,2020,(03):214-215.

[3]李潇伟. 变频器在煤矿胶带输送机上的应用[J]. 机械管理开发,2017,32(05):115-116.