变频器在大型远距离带式输送机上的应用

2021-07-22姜树发

中国科技纵横 2021年7期

姜树发

（新疆普阳矿业开发有限公司，新疆和田 848009）

0.引言

目前我国煤矿企业的生产中使用的机械设备主要是带式输送机，带式输送机不仅能够提高煤矿的生产效率，还能够节省人力资源的投入，进而带来更多的经济效益，但是目前传统的带式输送机在实际使用过程中，启动所需要的功率相对较大，而出现的电流过大或者功率不平衡的问题，不仅影响带式输送机的正常使用，还会影响煤矿的生产流程，因此利用变频器保障带式输送机在启动的过程中能够实现平稳，安全的运行，是当前提高带式输送机使用效果的重要措施。根据相关研究表明，目前在带式输送机的使用过程中，其电能的消耗量占总电力消耗量的60%，所以利用变频器节省电能消耗，可以有效延长带式输送机使用寿命，降低了电能的使用量。

1.带式输送机运行变频控制分析

当前在带式输送机的运行过程中，主要使用的PLC作为控制工具，利用PLC所输出的工频信号，能够对变频器进行相应的控制，同时变频器在实际工作过程中还可以通过交流和直流转换的模式，将逆变器中改变输出的信号传输到电动机中，保证电动机的电流频率能够更加稳定，从而控制电动机的具体转速。当前电动机在运行的过程中，主要通过液力耦合器和减速器带动带式输送机的滚筒进行运转和工作，而滚筒又可以和带式输送机中的胶带设备产生一定的摩擦力，进而使胶带运行，所以变频控制能够使整个运行流程更加稳定。

在控制带式输送机运行的过程中，其主要的电气设备为变频器，其中，现阶段在带式输送机中常用的变频器主要包含传感器，执行元件和控制器等，现阶段我国煤矿企业中所使用的带式输送机主要是智能变频器控制下的输送机系统，而智能变频器在实际工作过程中，通过利用传感器获得相应的运输信息，然后利用PLC控制系统对输送机的运行速度等进行相应的控制，目前在智能变频器中所使用的传感器种类主要包含了位置传感器，速度传感器和压力传感器，而控制器主要使用PLC控制系统，并且利用无线传输的方式对电流以及电机的转距等进行数据的获取，同时利用执行元件，将所有获取的信号进行处理，并且传输到带式输送机中，控制带式输送机的运行。[1]

2.变频器控制系统结构及控制分析

2.1 变频器控制系统结构分析

要想明确变频器控制系统的控制流程，首先要了解现阶段在我国带式输送机运行过程中所使用变频器的具体系统结构，为了保证能够通过带式输送机的控制提高运输煤的效率，在针对控制系统进行设计的过程中选择了具有相应功能的传感器，目前所使用的传感器类型主要是速度传感器和压力传感器。速度传感器对带式输送机的运行速度进行控制，而压力传感器能够对带式输送机运转煤的数量进行控制，变频控制系统主要包含了煤机监控分站和输送机的控制分站，煤气监控分站的主要作用是能够针对输送机运输煤的数量进行监测，而输送机的监控分站主要是对输送机的运行速度，以及启动和停止的情况进行控制。同时利用传感器设备能够将所有检测到的信号通过互联网的形式传输给中央处理中心，中央处理中心又可以利用智能化的算法，通过相应的运算，输出控制指令，进而使变频器能够达到速度调控的目的。

2.2 变频器控制流程分析

目前变频器的实际工作流程是通过相应的控制系统能够检测到带式输送机在运行过程中所承载煤的数量，并且通过煤量的匹配原则，对带式输送机在运输过程中输送煤的数量进行相应的控制，利用这种控制原则不仅可以有效改善输送机的使用效率，还能够保障利用智能化的控制模式，使输送机在运行过程中降低相应的能耗。同时，变频器在使用时，其最主要的作用是能够对输送机所运输煤的数量进行智能的预测，并且根据相应的控制原则，对运输煤的数量进行智能化的控制，通过其预测的数量，按照时间推移的方式对未来某一段时间内煤的运输量进行相应的计算，进而保障输送机的运输量能够得到合理的控制[2]。

首先是通过开始按钮控制变频调速控制系统的开关，然后对带式输送机的运输长度进行计算，建立起相应的系统模型，在系统模型建立以后，需要将执行的输送机运输速度，输入到系统模型中，将延迟的降速同时输入到模型中进行预算，保障能够计算出运输煤的数量，明确其运输的周期，这样通过匹配原则，能够对带式输送机后期运行过程中的速度进行预测。

然后是变频器控制系统还可以根据所使用的带式输送机的胶带长度，运行速度等构建相应的运行模型，通过对运输煤的变化量进行预测，利用运行速度和预测速度进行对比，完成输送机速度的控制操作。目前，变频器控制系统的工作流程主要分为两个不同的阶段，第1个阶段是能够实现输送机的启动和停止，通过接收到的相应的信号，保证输送机的速度控制在3.6m/s运行，而如果接收到了停机信号时，可以快速的将输送机的速度降到2m/s。第2个工作流程是能够通过对输送机运输煤的功率大小对输送机的具体运行速度进行相应的控制，目前，输送机在运行过程中，其功率能够和运输的价和量成正比，为了保障提高监测的准确性，可以将功率因素作为后期反应输送机运煤量的可靠信息，进而保障能够对输送机速度进行控制。

2.3 带式输送机中使用变频器的应用效果分析

随着我国煤矿企业生产规模的不断增大，所使用的带式输送机规模也在逐渐增加，针对大型远距离带式输送机，利用智能变频器进行相应的控制，能够降低电能的消耗量，通过对应用效果进行分析，可以明确在使用变频器后，对电能的消耗量进行数据的对比分析，目前带式输送机的运输时间是20h，其运行的速度设定为4.4m/s，其运行的功率为800kW，输送机在运行过程中每天需要4h的检修时间，并且带式输送机每天的电能消耗量设定为1.5万度[3]。使用智能变频器前后带式输送机运行参数如表1所示。