变频技术在煤矿中央胶带大巷带式输送机中的应用

阴松松

(潞安集团五阳煤矿，山西 长治 046205)

随着计算机技术、网络技术以及PLC(可编程序控制器)的快速发展，煤矿井下运输系统的自动化程度越来越高。运输系统借助计算机、PLC等技术的庞大软硬件性能，结合各种先进的传感器设备，实现了井下输送机的实时动态监控。井下皮带自动化控制系统实现了地面对井下胶带机运输的长距离、多点位信息传输和中央监测监控，具有在线监测，分析及保护和报警功能。能及时准确掌握各种设备的实时工作状态，有效地减少了操作人员的工作量，降低了劳动强度，对于实现运矿自动化、科学化、网络化管理具有十分重要的意义。

1 变频技术在煤矿中央胶带大巷带式输送机中的功能介绍

煤矿运输中井下皮带系统的动态数据采集及自动化控制是提高资源输送能力的基础，将变频技术应用于中央胶带大巷皮带中央控制系统中可以实现井下动态数据的采集及自动化控制目的，具有以下4个特征：(1)可以实现远程控制目的，只需借助机头远程操作箱就可以实现远程启动或者停止中央胶带大巷皮带的运行；(2)可以获取实时的动态数据，将动态数据传送至分析处理中心，可以及时的了解皮带运行的各项参数，能够以图形显示、语音提示等方式发出异常状况报警，并将相应的故障记录下来；(3)可以获得不同运行状态下的皮带运行速度、电机电流、变频器频率、盘闸油压、张力等参数，为智能诊断仪器设备奠定了基础；(4)操作简单，操作员只要进行简单的操作即可实现对井下皮带的中央控制。

2 变频技术在煤矿中央胶带大巷带式输送机中的应用

2.1 皮带操作台概况

井下皮带机就地控制操作台由32个操作按钮和20个指示灯、显示板组成。其中左侧操作按钮为控制解锁、联锁、手动、自动、调速、预警等功能，右侧操作按钮控制盘闸启动、盘闸停止、1#盘闸点动、2#盘闸点动、3#盘闸点动、4#盘闸点动、变频器启动、变频器停止、1#变频器点动、2#变频器点动、3#变频器点动、4#变频器点动等功能。显示面板左侧10个指示灯功能分别是盘闸开指示、盘闸备妥指示、盘闸故障指示、电源指示、变频器运行指示、变频器故障指示、张紧运行指示、张紧故障指示、速度正常指示、低速指示，右侧10个指示灯功能分别是皮带机运行指示、皮带机故障指示、自动指示、手动指示、远程指示、就地指示、检修指示、禁启指示、解锁指示、联锁指示(图1)。

图1 井下操作台中操作按钮分布示意图

2.2 启动皮带的注意事项

中央大巷胶带机的控制开关是变频器、盘闸等，皮带机启动之前必须确保变频器和盘闸无故障，才能正常启动皮带机。中央大巷胶带机一键自动开启皮带机应具备以下两个条件：(1)同前部皮带机无关联时，启动皮带机的条件为就地、解锁、自动,然后通过操作台上的左侧第三排第一到第四个按钮的功能是启动、停止、急停、复位，这四个功能只能在就地、自动状态下才能使用一键开启设备；(2)同前部皮带机有关联时，启动皮带机的条件为就地、联锁、自动，然后通过操作台上的左侧第三排第一到第四个按钮的功能是启动、停止、急停、复位，这四个功能只能在就地、自动状态下才能使用一键开启设备。

中央大巷胶带机手动开启皮带机的条件有：(1)操作台上的左侧第四排前两个按钮的功能是张紧启动、张紧停止、这两个功能按钮是手动控制破碎机的启停；(2)同前部皮带机无关联时，启动皮带机的条件是就地、解锁、手动,然后通过操作台上的操作台上的右侧第一排前2个按钮其功能分别是盘闸启动、盘闸停止、手动状态下开启盘闸和停止盘闸；(3)同前部皮带机有关联时，启动皮带机的条件为就地、联锁、手动,然后通过操作台上的右侧第三排前2个按钮其功能分别是电机启动、电机停止、手动状态下开启变频器和停止变频器。

2.3 变频技术的应用效果分析

变频器在实际工作过程中可以将支流电转换为交流电，与输电网线中的交流电存在差异，主要表现在电压和频率等方面，在变化曲线上表现为曲线的平行下移。此外，工作台的启动转矩较大，可以实现以较小的电流量启动重载荷的目的，其特征主要体现在以下4个方面：

(1)实现了胶带机的缓慢启动。在胶带输送机缓慢启动过程中，有效的延长了相关机械设备的启动、关闭周期，随着启动时间的增长，对于重载荷皮带的自身储存能量的释放有着积极的作用，可以有效的缓解因皮带启动或停止过快而导致重载荷皮带的张力变化过大而引起皮带受损等问题，也意味着变频技术的应用可以提升中央胶带大巷带式输送机的工作性能，延长皮带的使用寿命。

(2)降低了皮带强度的要求。前文已述及，随着变频技术的应用，延长了输送机的启动、关闭周期，有效地缓解了重载荷皮带因停止过快而导致产生张力过大等问题，因此，对皮带强度的要求也显著的降低。此外，变频技术可以实现5 min内启动时间的任意调整，使得电机的启动时间随皮带载荷量的变化而变化，使得皮带受到的冲击力保持最小，也就对皮带的强度要求明显降低，不仅保障了皮带的正常运转性能，还可以降低生产成本。

(3)实现了自动调速功能以及节能目的。将变频技术应用于煤矿中央胶带大巷带式输送机中，有效的提高了输送系统的智能性能，结合煤流传感器的作用，借助变频技术就可以实现皮带载荷的动态状况，根据皮带载荷的动态变化实现自动调整的目的，有效的减缓了皮带的磨损等问题，延长了皮带的使用寿命。此外，当皮带处于空载状态时，可以实现皮带机的低速运转，并对皮带进行检修，不仅节省了皮带的维护周期，还降低了皮带的劳动强度，显著地延长了皮带的使用寿命。

(4)本文所研究的煤矿中交代输送机的电机功率为5.5 kW，将变频技术引入后，输送机的运行功率约为电机额定功率的60%，单台输送机节省功率约为2.2 kW。输送机的工作周期按照每年300 d计算，电费按照当地用电标准1.2元每度执行，最终获得每台输送机每年可节省1.9万元的电力成本。此外，随着输送功率的减小，电机的使用寿命相对延长，节能效果极为明显。

3 结语

综上所述，将变频技术应用于煤矿中央胶带大巷带式输送机中，不仅显著的提升了煤矿运输系统的自动化、智能化程度，还实现了节能减耗的目的，对煤矿的开发起到了积极的推动作用。此外，变频技术的应用降低了人工检修机械的时间，节约了大量的人力资源，并且动态调控实现了皮带等低磨损的目的，降低了输送机内部构造的破损概率，总之，该技术具有广泛的应用前景。