變頻調(diào)速技術(shù)在礦用帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用研究

魏 巍

（潞安新疆一礦機(jī)運(yùn)中心,新疆 哈密 839003）

變頻調(diào)速技術(shù)在礦用帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用研究

魏 巍

（潞安新疆一礦機(jī)運(yùn)中心,新疆 哈密 839003）

以現(xiàn)代化礦井帶式輸送機(jī)為例，詳細(xì)介紹變頻調(diào)速技術(shù)在礦用帶式輸送機(jī)的工作原理，結(jié)合工作中實(shí)際情況，對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析。（摘要重新擬寫(xiě)，參見(jiàn)文末例文標(biāo)準(zhǔn)）

礦井；帶式輸送機(jī)；變頻調(diào)速；應(yīng)用

0 引言

近年來(lái)，變頻調(diào)速技術(shù)在我國(guó)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，其控制精度更高，調(diào)速、起動(dòng)和制動(dòng)性能更加優(yōu)良、可靠性高，也更加環(huán)保節(jié)能。帶式輸送機(jī)是保證煤礦、碼頭運(yùn)輸能夠連續(xù)運(yùn)作必不可少的設(shè)施。隨著生產(chǎn)的需要，帶式輸送機(jī)的運(yùn)送長(zhǎng)度、運(yùn)貨重量都在逐年增大，用戶對(duì)輸送機(jī)的性能要求也越來(lái)越高。為了保證輸送機(jī)的高效運(yùn)行，減輕對(duì)機(jī)械和電網(wǎng)的沖擊，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙贏的局面，煤礦企業(yè)對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行了全面的改造升級(jí)。把變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于帶式輸送機(jī)中，既減輕了運(yùn)輸負(fù)擔(dān)，又提高了經(jīng)濟(jì)效益。

1 礦用輸送機(jī)的特性和輸送機(jī)變頻調(diào)速的特性

1.1 礦用輸送機(jī)的特性

在分析煤礦輸送機(jī)的基礎(chǔ)上，明確了煤礦輸送機(jī)負(fù)載輸送的特性是恒速負(fù)載。在輸送機(jī)處于異樣低速扭矩工作的過(guò)程中，它的速度不會(huì)出現(xiàn)一絲的改變。根據(jù)煤礦生產(chǎn)時(shí)的輸送，特別是輸送材料，盡管負(fù)載電阻在相應(yīng)的范圍出現(xiàn)扭矩的改變，可是輸送機(jī)的均勻特性難以發(fā)生變化。另外，煤礦生產(chǎn)輸送的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中輸送帶的速度是相同的。

結(jié)合實(shí)際情況，輸送機(jī)以負(fù)電源、接近零功率、零電源等進(jìn)行，它能夠?qū)崿F(xiàn)幾公里或幾十公里的輸送長(zhǎng)度，且輸送機(jī)具備長(zhǎng)時(shí)間低速工作的優(yōu)勢(shì)，造成輸送機(jī)具備十分復(fù)雜的系統(tǒng)。因?yàn)樽冾l驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中的矢量控制特性是長(zhǎng)時(shí)間低速工作與高速性，并且速度反饋可以事先把要求的速度當(dāng)作目標(biāo)，自動(dòng)地控制與監(jiān)控扭矩。并且根據(jù)煤礦輸送的實(shí)際要求引入張力控制與測(cè)量的過(guò)程，以保障整個(gè)煤礦輸送的可靠性與穩(wěn)定性。

1.2 輸送機(jī)變頻調(diào)速的特性

變頻調(diào)速技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的平衡與軟啟動(dòng)。通過(guò)變頻器具備的軟啟動(dòng)優(yōu)勢(shì)，統(tǒng)一輸送機(jī)與電機(jī)當(dāng)中的軟啟動(dòng)，并且在驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中，借助功率平衡調(diào)節(jié)軟件，輸送機(jī)多臺(tái)變頻器的輸出功率會(huì)非常穩(wěn)定。如此的輸送在進(jìn)行啟動(dòng)的時(shí)候不但張力小，而且有著較高的工作效率，還可以對(duì)輸送時(shí)發(fā)生的機(jī)械問(wèn)題進(jìn)行發(fā)現(xiàn)。

輸送機(jī)當(dāng)中的變頻調(diào)速技術(shù)不僅使得設(shè)施的維護(hù)減少，進(jìn)行重載啟動(dòng)，而且節(jié)約了能源。因?yàn)樽冾l器集成了電子器件，是憑借電子決定設(shè)施的工作壽命，并且使借助變頻器的軟啟動(dòng)來(lái)進(jìn)行輸送機(jī)軟啟動(dòng)的，為此，在進(jìn)行啟動(dòng)的時(shí)候比較平滑，過(guò)大的沖擊不會(huì)發(fā)生，這使得輸送機(jī)的檢修工作減少。將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于煤礦輸送機(jī)中，提高了系統(tǒng)的效率與功率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。結(jié)合設(shè)計(jì)與工作的煤礦電機(jī)能夠得知，電機(jī)往往處在慢速度與電壓的情況，然而負(fù)載非常小，一直到接近滿載的過(guò)程中最為理想的功率因素與高效率才會(huì)出現(xiàn)。為此會(huì)浪費(fèi)電能。變頻調(diào)速技術(shù)投入應(yīng)用之后，能夠?qū)崿F(xiàn)至少0.9的功率因數(shù)，還使得液力耦合器在減速器與電機(jī)當(dāng)中的應(yīng)用減少，實(shí)現(xiàn)了高于液力耦合5%—10%的傳遞效率。如此大大地提高了系統(tǒng)的效率與功率因數(shù)。在日益進(jìn)步的變頻調(diào)速技術(shù)影響下，無(wú)論是在先進(jìn)的技術(shù)上，還是在經(jīng)濟(jì)效益上，煤礦輸送機(jī)當(dāng)中的變頻器依舊占據(jù)主導(dǎo)。

2 帶式輸送機(jī)上變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)今，液力耦合器是大部分礦井所應(yīng)用的軟啟動(dòng)設(shè)備。它的性能難以實(shí)現(xiàn)礦井帶式輸送機(jī)拖動(dòng)的需要，它的基本要求是：適用經(jīng)濟(jì)，節(jié)能，工作穩(wěn)定，維護(hù)量小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速性能好，啟動(dòng)性能好，控制簡(jiǎn)單。為此，實(shí)施液力耦合器的帶式輸送機(jī)啟動(dòng)已經(jīng)難以跟現(xiàn)代化礦井輸送系統(tǒng)的需要相符合。

2.1 切實(shí)做到了帶式輸送機(jī)的軟啟動(dòng)

帶式輸送機(jī)借助變頻器實(shí)施驅(qū)動(dòng)，變頻器的軟啟動(dòng)可以有效地統(tǒng)一帶式輸送機(jī)的軟啟動(dòng)與電機(jī)的軟啟動(dòng)，借助電機(jī)的慢速啟動(dòng)，會(huì)慢慢地啟動(dòng)帶式輸送機(jī)，進(jìn)而釋放皮帶里面貯存的能量，以最大程度地降低帶式輸送機(jī)起停過(guò)程中的沖擊，基本不會(huì)損害皮帶。

2.2 重載啟動(dòng)

實(shí)施無(wú)極調(diào)速控制的變頻器最大能夠輸出1.5倍轉(zhuǎn)矩的低頻工作，為此，非常得適宜重載起動(dòng)。

2.3 驗(yàn)帶作用

檢修帶式輸送機(jī)的需要是低速驗(yàn)帶，在空載驗(yàn)帶的情況下，無(wú)極調(diào)速的變頻調(diào)整系統(tǒng)的交流傳動(dòng)系統(tǒng)的變頻器能夠調(diào)整電機(jī)工作在5%—100%帶速范圍之內(nèi)的所有帶速。

2.4 皮帶帶強(qiáng)的減小

借助變頻器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)后，因?yàn)樽冾l器的驅(qū)動(dòng)可調(diào)時(shí)間是1s—3600s，一般來(lái)講，帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間范圍是60s—200s，結(jié)合設(shè)定的場(chǎng)地，延長(zhǎng)帶式輸送機(jī)的時(shí)間，使得對(duì)皮帶帶強(qiáng)的需要和裝置開(kāi)始的投資降低。在應(yīng)用的時(shí)候，因?yàn)閱?dòng)沖擊減小，也減少了輸送機(jī)機(jī)械裝置的損耗，且延長(zhǎng)了滾筒和托輥的使用年限。

2.5 實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的平衡性

皮帶機(jī)借助變頻器實(shí)施驅(qū)動(dòng)，通常借助一拖一的控制手段，在驅(qū)動(dòng)多電機(jī)的過(guò)程中，實(shí)施主從控制，實(shí)現(xiàn)了功率的平衡。

2.6 自動(dòng)化調(diào)速，實(shí)現(xiàn)理想的節(jié)能效果

變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓電動(dòng)機(jī)處于高效工作的狀態(tài)，有著十分理想的節(jié)電效果。

3 帶式運(yùn)輸機(jī)上使用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

3.1 可以實(shí)現(xiàn)主控一體化、高性能化和全數(shù)字化

我們把變頻技術(shù)應(yīng)用到帶式運(yùn)輸機(jī)上，為了實(shí)現(xiàn)在大功率下的高效運(yùn)行，我們完成了主控一體化的整合，把變頻設(shè)施和運(yùn)輸機(jī)有機(jī)的結(jié)合在一起。變頻技術(shù)在帶式運(yùn)輸機(jī)上的使用提高了運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)送效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大功率、重物資的運(yùn)輸和高性能化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，信息程度的加深，要做到帶式運(yùn)輸機(jī)和變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的完美融合，就一定要走數(shù)字化這條道路。DSP芯片、STD總線、工業(yè)PC總線在運(yùn)輸機(jī)上的完美結(jié)合，也使得全數(shù)字化得到了實(shí)現(xiàn)。

3.2 實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保，降低了成本

原電機(jī)由工頻驅(qū)動(dòng)直接控制的時(shí)候，滿載時(shí)的功率因數(shù)為0.85左右，實(shí)際運(yùn)行時(shí)遠(yuǎn)低于0.8。在采用變頻調(diào)速系統(tǒng)以后，不需要其他裝置，其功率因數(shù)就可以提高到0.9以上，滿足了電網(wǎng)的需求，也節(jié)約了費(fèi)用。在采用變頻技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)之后，由于通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，在負(fù)荷率比較低的時(shí)候，電機(jī)轉(zhuǎn)速也隨之降低。并且設(shè)備的磨損情況有所改善，加強(qiáng)了維護(hù)周期，延長(zhǎng)了設(shè)備運(yùn)行的壽命，減少了維修量，檢修費(fèi)用也得到了節(jié)省?，F(xiàn)今的系統(tǒng)與陳舊的設(shè)施相比，保護(hù)功能更強(qiáng)，可以更好地過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱，具有多項(xiàng)保護(hù)功能。此外，也更能適應(yīng)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，電壓工作范圍得到了拓寬。經(jīng)實(shí)踐證明，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用到帶式輸送機(jī)上，節(jié)能效果更顯著。

3.3 降低了設(shè)備的運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用

采用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)亩鴮?shí)現(xiàn)節(jié)能，在負(fù)荷率較低的同時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也得到了降低，使得主要設(shè)備和相應(yīng)的輔助設(shè)備比如軸承等磨損的程度減輕，加長(zhǎng)了設(shè)備的維護(hù)周期，延長(zhǎng)了設(shè)備的運(yùn)行壽命，減少了機(jī)械磨損，維護(hù)工作量降低，檢修費(fèi)用下降。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，變頻調(diào)速技術(shù)在礦用帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用，不但有著節(jié)能、大范圍的調(diào)速、裝置體積小的特性，而且具備性價(jià)比高、穩(wěn)定性好、較高調(diào)速特性的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)踐中應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，降低了輸送機(jī)的維護(hù)量與損耗，為此，應(yīng)用此種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，是值得倡導(dǎo)的。

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魏?。?978-），男，四川人，助理工程師，研究方向：煤礦機(jī)電。