煤矿胶带输送机变频调速系统技术改造

刘智

（阳泉煤业集团有限公司，山西阳泉045000）

煤矿胶带输送机变频调速系统技术改造

刘智

（阳泉煤业集团有限公司，山西阳泉045000）

随着社会的进步及采煤技术的不断更新，煤矿的产量逐年提高，煤矿的长距离输送越来越多地使用大功率带式输送机。大型胶带输送机需要良好的驱动方式，只有正确选择驱动方法，才能实现平滑、可调的启动力矩，减少冲击力和张力，延长输送机的使用寿命，保护电网免受冲击，减少输送机运行过程中的功率损失，提高输送机电控系统的稳定性、可靠性、安全性。对运用变频调速改造后的胶带输送机进行效果分析。实际应用表明要实现力矩—速度控制功能，可使用变频控制系统来进行调速，同时能提高大型胶带输送机的安全性能及稳定性。

胶带输送机；驱动方法；变频控制系统；技术革新

1　大型胶带输送机变频调速工作原理简介

（1）变频调速的工作原理

交流变频调速综合应用了电机传动、微机、电力电子等各项先进技术来进行调控变频，同时也是机电一体化和强电、弱电混合综合技术的综合应用。这种技术实际是通过电力半导体器件的的通断作用将工频电源转变为另一频率的电能，来对输送机进行驱动。交流变频调速系统能根据电机负荷的变化自动平滑地增速、减速，提高工作效率，其原理是利用整流桥将工频交流电压转换为直流电压，再由逆变器转换为频率、电压可调的交流电压作为交流电机的驱动电源，为电动机提供无级调速所需的电压和电流，实现无附加转差损耗的高效调速。

（2）皮带机变频调速系统工作原理介绍

皮带机采用电控、变频设备进行变频调速控制。该设备包含9台变频器，一套电控系统、一个操作台及其他皮带机综合保护以及二个分级控制箱。电控变频设备的工作原理：该设备采用集中控制的方式，把所有皮带机保护（煤位、跑偏、烟雾、温度、速度、一氧化碳、纵撕、拉线等）集中采集到PLC中按工艺要求对其实施精确控制，并在操作台上反映当前的设备状态、控制方式及各种保护当前状态等。便于直观观察皮带机的当前运行状况和对设备的检修维护。

2　西翼主运一、二、三部胶带输送机

西翼主运一、二、三部胶带输送机，该胶带输送机型号为DTL120/150，使用上述胶带输送机变频调速系统，使用效果主要表现在以下方面。

（1）软起动优越特性

大型胶带输送机启动的过程往往是不稳定的，交流电机驱动启动特性常常会使胶带的张力不断增大，胶带张力会在启动的过程中达到最大值。具有粘弹性的胶带受到驱动力的作用会产生粘弹性变形。由于胶带启动前其各部分的静态阻力不同，不稳定驱动产生的张力使胶带受力不均，当胶带的静阻力小于两端的压力差时，胶带就会启动。某一段启动后静阻力转变为动阻力，这段胶带就启动了。但是在胶带启动的过程中，由于力的突变，胶带会产生较大的振动，胶带截面内的动张力急剧上升，对胶带产生不良影响。而软启动能很好地解决这个问题。

（2）实现动态平衡

滚筒驱动的胶带输送系统是每个驱动滚筒由单一的一台电机拖动，只有机头的各个滚筒同步启停时才能保证输送系统的同步性能。这就要求各滚筒功率尽量平衡，才能保证系统的运输能力。要根据工作需要来调节两个驱动电机的电流差值的大小，可通过调整电机之间的速度差来实现，而电机速度差可通过调整变频器的速度给定来调节。这就实现了使用单独控制系统来控制电机的电流值，通过调速来调节电流，使各电机电流值慢慢趋于平衡，从而形成动态平衡系统。

（3）实现重载起动平稳性

煤矿使用的胶带输送，在输送的过程中要求有立即停车和即时重启的功能，所以胶带输送要有“重载”启动的要求。变频调速系统采用无速度传感器矢量的方法来控制，在低频运转时，可根据需要进行调节，能输出1.5～2倍额定转矩，能实现更好的重载启动。

（4）启动电流可控

在适当增加转矩提升的条件下，变频调速可能在零速零电压启动，电压和频率一旦建立了一定的关系，变频器就可以按照一定的方式来进行控制（V/F或矢量控制），胶带就能负载工作并变频调速。这种方式提高电机运行的安全稳定性，并能延长电机的使用寿命，减少电机维护检修成本。

（5）低速验带功能

胶带输送作为煤矿生产运输的主力军，其维护检修也是一项重要的工作。胶带输送机检修时，要求胶带低速运行以便能安全的进行胶带检查。变频器可以调节胶带输送系统的速度，使系统电机在5%～100%额定带速范围内以任意速度长期工作，保证胶带机低速运行的检修要求，提高了胶带检修的安全系数。

（6）精准的过载保护功能

在煤矿运输的过程中，输送机过载时有发生，在输送机过载时，可通过设置对应的转矩来保护输送机，使其在过载时自动停车，使皮带不至于受损。这种方法能精准设置转矩保护皮带，是变频控制的一大特征，也是其优点之一。而工频是通过检测电机的工作电流值或过载保护来控制，无法实现精准的过载保护。

（7）平稳的加速功能

变频调速系统可以选择加速曲线，能根据输送机的载荷及实际情况光滑均匀地进行加速，使机械不至于在速度突变的情况下受到震动而有损伤。而工频启动则无法实现此项功能，因为其在启动时会产生速度突变，机械在突然加速或者突然减速的时候会产生剧烈的振动，这种振动不但发出噪音，还对机械产生不利的影响，加剧机械磨损，降低机械部件和电机的安全使用寿命。

（8）运行稳定，减低成本

输送机同时安装同步电机和矢量控制变频器可以达到转矩高效输出的目的，减少机械传动的部件，形成直接的变频传动系统，实现了提高输送系统稳定性的目标，同时减少部件降低了成本。

实践表明变频系统能够平滑启动，减少机械振动，可长期可靠地应用于长距离带式输送机等恒转矩负载，具有起动转矩大，过载能力强等特点。变频系统还能在各种工况下可靠地控制皮带机的驱动柔性负荷、加速、减速、即时停车、即时启动等动态过程，在各阶段实现驱动电机与胶带机之间的同步运行，降低二者之间的冲击，减少对机械设备的损害，有效延长电机及输送机的使用寿命，提高输送机的安全性能。

3　结语

高压交流电动机变频调速系统技术随着科技进步已逐步完善，变频调速驱动系统在大型输送机的应用在很大程度上提高了煤矿的输送效率，同时提高了煤矿输送系统的安全性能，延长了大型输送机的使用寿命。充分利用变频调速系统的优势，对现有设备设施进行技术改造，能提改善现有设备的运行工况，节能降耗，节约成本，提高煤矿生产的经济效益。

［1］方大千.变频器、软起动器及PLC实用技术问答［M］.北京：人民邮电出版社，2007.

［2］刘美俊.通用变频器应用技术［M］.福州：福建科学技术出版社，2005.

Technological Transformation of Frequency Control System for Belt Conveyor in Coal Mine

LIU Zhi
（Yangquan Coal Industry Group Co.，Ltd.，Yangquan045000，China）

With the update of the progress of the society and the coal mining technology，the output of coal increased year by year，the use of large power belt conveyor is more and more widely in long distance transportation of coal mine.Large belt conveyor need good drive way，right choice driven approach can achieve smooth and adjustable start torque，reduce the impact force and tension，prolong the service life of conveyor，protect grid from impact，to reduce conveyor power loss in the process of operation，improve the stability，reliability，security of electric control system of conveyor.Practical application shows that to achieve torque-speed control function，can use frequency control system for speed regulation，at the same time can improve the safety performance and stability of large belt conveyor.In this paper，the effect of using frequency control of motor speed transforming belt conveyor is analyzed.

belt conveyer；driven approach；frequency conversion control system；technological innovation

TD634

A文献标识码：1009-9492（2015）12-0117-03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.033

刘智，男，1987年生，河北石家庄人，大学本科，助理工程师。研究领域：煤矿胶带输送机变频调速技术改造。

（编辑：向飞）

2015-06-05