变频器在煤矿井下胶带输送机中的应用研究

2020-12-08齐利民赵新奇

魅力中国 2020年39期

齐利民赵新奇

（平煤股份四矿，河南平顶山 476600）

一、变频器在煤矿井下胶带输送机中应用的功能优势

在传统的煤矿生产模式下，胶带输送机通常是以液压耦合器作为启动装置的。此时，基于液压耦合器的传动特点，胶带输送机在投用运行中难免涉及到空载启动、功率不平衡等问题，且容易引发皮带断裂、电机损坏等事故，难以达到经济性、安全性的工作效果。相比之下，将变频器应用到煤矿井下胶带传输机当中，能在很大程度上改善传统时期的弊病问题，从而为煤炭资源运输乃至整体煤矿作业的质效强化提供支持。具体来讲，其功能优势主要表现在以下几个方面：

首先，若采取液压耦合器下人工控制的传统方式，胶带输送机会在启停瞬间发生很大的瞬时电流冲击现象，进而对输送机电动机组及其他零件内构产生负面影响，降低输送机的耐久性与稳定性。而在融合变频技术后，变频器可把直流电处理转化为交流电，并为输送机提供出小电流、慢速度的启动条件。这样一来，便不会出现瞬时电流骤升的情况。同时，输送机在较长的加载周期内，会将积蓄在胶带中的能量进行充分释放，从而避免橡胶传送带受到过大张力影响，出现挤压、形变、撕裂等故障。

其次，在变频器的应用支持下，胶带传输机可通过驱动频率的动态调整，将电机转矩保持在相对稳定、平衡的状态当中，进而传送带在不稳定工况下发生应力堆积。此外，结合行业经验来看，利用变频技术将胶带传输机维持于低频运转，通常能将变频器输出力矩控制为额定力矩的两倍左右，以此进一步为胶带输送机的平稳加载与安全作业提供保障。由此，传送带在运行过程中可能遭遇的风险隐患将显著减少，采煤作业对传送带的质量要求也会随之降低，相关人员便能在保证机械应用与工作质效的前提下，选择强度适宜、价格更低的传送带部件。

最后，在智能控制技术、自动控制技术、传感器技术等现代科技蓬勃发展的背景下，变频器可表现出智能化、自动化、无极化的变速特点。所以，将变频器应用到煤矿井下胶带输送机体系中，还能保证输送机运行状态与具体工况、环境的动态匹配，并对故障风险进行自动反馈，达到节约电能资源、延长设备寿命、降低故障影响等积极目的。

二、变频器在煤矿井下胶带输送机中应用的实践要点

（一）胶带输送机控制机制的综合运用

现阶段，为了达到更好的变频效果，通常依托PLC技术或PID技术进行胶带输送机的运行控制。

其中，PLC技术主要以位于中控室的PLC控制系统为核心，并通过安装在变频器中的组态软件对皮带输送机实施动态监控。在此背景下,PLC系统在获得监控软件传回的工况信息后，便会将其与预设置的标准程序进行比对，并据此向变频器发出启停指令，以此驱动胶带输送机的电机组进行匀速启动、同步控制等操作。同时，PLC系统还具备可靠的信息记录与风险告警功能。当通过监控组件感应到胶带输送机存在过载、过流、皮带跑偏、皮带堆煤等故障问题后，PLC系统可在引导变频器发出停机动作的同时，发出界面提示、信息传输等报警信号，以此提醒相关人员及时进入煤矿井下施工现场，对胶带输送机进行维修处理。此外，市面上一些基于PLC技术的变频器还配备有煤流感应装置，可支持PLC系统根据传送带上方煤炭流量的具体情况，对传送带的运行速度实施自动化、适宜化调整，以确保胶带输送机运行功率与施工需求的充分匹配，达到保质、节能的机械设备应用效果。

PID技术则以胶带输送机的电机运行状态作为感应对象，再通过变频器对胶带输送机的工况进行自动控制。在设备的运行实践中，装载于变频器的PID单片机会对输送机电机组在电流、电压、转矩等方面的实际输出值进行采集，并运算其与给定值之间的偏差，从而依据这一偏差发出调整指令，使电机始终维持在标准、稳定的状态当中。在调整完成后，PID单片机会进一步采集电机组的输出数据，并由此形成线性的闭环控制结构，实现对胶带输送机的持续控制，避免其出现空载、过载等负面现象。

但需要注意的是，在引入自动控制机制的同时，相关人员仍应保留胶带输送机原有的启动电气柜作为工频旁路。这样一来，即便变频器本身出现了故障问题，相关人员也能利用传统手段进行胶带输送机的应急控制，从而实现人工操作与自动机制的“双保险”。

（二）胶带输送机控制参数的合理设计

在明确选择变频器的技术类型后，相关人员还需对其控制参数、控制流程进行合理设计，以确保变频器及控制系统保有科学化、标准化的运行依据。例如，某基于PLC变频器的胶带输送机控制设计部分如下：

第一，对胶带输送机进行通电检查，在确认启动条件充分满足后，有PLC系统向变频器发出指令，驱动电机组运行。当电机组的运行频率由0Hz匀速爬升至50Hz时，停止频率增长，此时传送带的传动速度为每秒4.5m；第二，当通过GEJ30、GSC200、GUJ30等传感装置检测到输送机存在探杆轴转角度超过10°、动轮速度低于标准值25%、发生堆煤故障等情况时，PLC系统分别采取界面及指示灯告警、切断电源、延迟滚球闭合等指令策略；第三，在停机情况下，通过传感器对传送带进行检测，若确认煤料全部卸载完成，则匀速将输送机电机组频率由50Hz降至0Hz，最终进行闸瓦抱闸。