變頻技術(shù)在煤礦中央膠帶大巷帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

陰松松

(潞安集團(tuán)五陽煤礦，山西 長治 046205)

隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及PLC(可編程序控制器)的快速發(fā)展，煤礦井下運(yùn)輸系統(tǒng)的自動化程度越來越高。運(yùn)輸系統(tǒng)借助計算機(jī)、PLC等技術(shù)的龐大軟硬件性能，結(jié)合各種先進(jìn)的傳感器設(shè)備，實現(xiàn)了井下輸送機(jī)的實時動態(tài)監(jiān)控。井下皮帶自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)了地面對井下膠帶機(jī)運(yùn)輸?shù)拈L距離、多點位信息傳輸和中央監(jiān)測監(jiān)控，具有在線監(jiān)測，分析及保護(hù)和報警功能。能及時準(zhǔn)確掌握各種設(shè)備的實時工作狀態(tài)，有效地減少了操作人員的工作量，降低了勞動強(qiáng)度，對于實現(xiàn)運(yùn)礦自動化、科學(xué)化、網(wǎng)絡(luò)化管理具有十分重要的意義。

1 變頻技術(shù)在煤礦中央膠帶大巷帶式輸送機(jī)中的功能介紹

煤礦運(yùn)輸中井下皮帶系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)據(jù)采集及自動化控制是提高資源輸送能力的基礎(chǔ)，將變頻技術(shù)應(yīng)用于中央膠帶大巷皮帶中央控制系統(tǒng)中可以實現(xiàn)井下動態(tài)數(shù)據(jù)的采集及自動化控制目的，具有以下4個特征：(1)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制目的，只需借助機(jī)頭遠(yuǎn)程操作箱就可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程啟動或者停止中央膠帶大巷皮帶的運(yùn)行；(2)可以獲取實時的動態(tài)數(shù)據(jù)，將動態(tài)數(shù)據(jù)傳送至分析處理中心，可以及時的了解皮帶運(yùn)行的各項參數(shù)，能夠以圖形顯示、語音提示等方式發(fā)出異常狀況報警，并將相應(yīng)的故障記錄下來；(3)可以獲得不同運(yùn)行狀態(tài)下的皮帶運(yùn)行速度、電機(jī)電流、變頻器頻率、盤閘油壓、張力等參數(shù)，為智能診斷儀器設(shè)備奠定了基礎(chǔ)；(4)操作簡單，操作員只要進(jìn)行簡單的操作即可實現(xiàn)對井下皮帶的中央控制。

2 變頻技術(shù)在煤礦中央膠帶大巷帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

2.1 皮帶操作臺概況

井下皮帶機(jī)就地控制操作臺由32個操作按鈕和20個指示燈、顯示板組成。其中左側(cè)操作按鈕為控制解鎖、聯(lián)鎖、手動、自動、調(diào)速、預(yù)警等功能，右側(cè)操作按鈕控制盤閘啟動、盤閘停止、1#盤閘點動、2#盤閘點動、3#盤閘點動、4#盤閘點動、變頻器啟動、變頻器停止、1#變頻器點動、2#變頻器點動、3#變頻器點動、4#變頻器點動等功能。顯示面板左側(cè)10個指示燈功能分別是盤閘開指示、盤閘備妥指示、盤閘故障指示、電源指示、變頻器運(yùn)行指示、變頻器故障指示、張緊運(yùn)行指示、張緊故障指示、速度正常指示、低速指示，右側(cè)10個指示燈功能分別是皮帶機(jī)運(yùn)行指示、皮帶機(jī)故障指示、自動指示、手動指示、遠(yuǎn)程指示、就地指示、檢修指示、禁啟指示、解鎖指示、聯(lián)鎖指示(圖1)。

圖1 井下操作臺中操作按鈕分布示意圖

2.2 啟動皮帶的注意事項

中央大巷膠帶機(jī)的控制開關(guān)是變頻器、盤閘等，皮帶機(jī)啟動之前必須確保變頻器和盤閘無故障，才能正常啟動皮帶機(jī)。中央大巷膠帶機(jī)一鍵自動開啟皮帶機(jī)應(yīng)具備以下兩個條件：(1)同前部皮帶機(jī)無關(guān)聯(lián)時，啟動皮帶機(jī)的條件為就地、解鎖、自動,然后通過操作臺上的左側(cè)第三排第一到第四個按鈕的功能是啟動、停止、急停、復(fù)位，這四個功能只能在就地、自動狀態(tài)下才能使用一鍵開啟設(shè)備；(2)同前部皮帶機(jī)有關(guān)聯(lián)時，啟動皮帶機(jī)的條件為就地、聯(lián)鎖、自動，然后通過操作臺上的左側(cè)第三排第一到第四個按鈕的功能是啟動、停止、急停、復(fù)位，這四個功能只能在就地、自動狀態(tài)下才能使用一鍵開啟設(shè)備。

中央大巷膠帶機(jī)手動開啟皮帶機(jī)的條件有：(1)操作臺上的左側(cè)第四排前兩個按鈕的功能是張緊啟動、張緊停止、這兩個功能按鈕是手動控制破碎機(jī)的啟停；(2)同前部皮帶機(jī)無關(guān)聯(lián)時，啟動皮帶機(jī)的條件是就地、解鎖、手動,然后通過操作臺上的操作臺上的右側(cè)第一排前2個按鈕其功能分別是盤閘啟動、盤閘停止、手動狀態(tài)下開啟盤閘和停止盤閘；(3)同前部皮帶機(jī)有關(guān)聯(lián)時，啟動皮帶機(jī)的條件為就地、聯(lián)鎖、手動,然后通過操作臺上的右側(cè)第三排前2個按鈕其功能分別是電機(jī)啟動、電機(jī)停止、手動狀態(tài)下開啟變頻器和停止變頻器。

2.3 變頻技術(shù)的應(yīng)用效果分析

變頻器在實際工作過程中可以將支流電轉(zhuǎn)換為交流電，與輸電網(wǎng)線中的交流電存在差異，主要表現(xiàn)在電壓和頻率等方面，在變化曲線上表現(xiàn)為曲線的平行下移。此外，工作臺的啟動轉(zhuǎn)矩較大，可以實現(xiàn)以較小的電流量啟動重載荷的目的，其特征主要體現(xiàn)在以下4個方面：

(1)實現(xiàn)了膠帶機(jī)的緩慢啟動。在膠帶輸送機(jī)緩慢啟動過程中，有效的延長了相關(guān)機(jī)械設(shè)備的啟動、關(guān)閉周期，隨著啟動時間的增長，對于重載荷皮帶的自身儲存能量的釋放有著積極的作用，可以有效的緩解因皮帶啟動或停止過快而導(dǎo)致重載荷皮帶的張力變化過大而引起皮帶受損等問題，也意味著變頻技術(shù)的應(yīng)用可以提升中央膠帶大巷帶式輸送機(jī)的工作性能，延長皮帶的使用壽命。

(2)降低了皮帶強(qiáng)度的要求。前文已述及，隨著變頻技術(shù)的應(yīng)用，延長了輸送機(jī)的啟動、關(guān)閉周期，有效地緩解了重載荷皮帶因停止過快而導(dǎo)致產(chǎn)生張力過大等問題，因此，對皮帶強(qiáng)度的要求也顯著的降低。此外，變頻技術(shù)可以實現(xiàn)5 min內(nèi)啟動時間的任意調(diào)整，使得電機(jī)的啟動時間隨皮帶載荷量的變化而變化，使得皮帶受到的沖擊力保持最小，也就對皮帶的強(qiáng)度要求明顯降低，不僅保障了皮帶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)性能，還可以降低生產(chǎn)成本。

(3)實現(xiàn)了自動調(diào)速功能以及節(jié)能目的。將變頻技術(shù)應(yīng)用于煤礦中央膠帶大巷帶式輸送機(jī)中，有效的提高了輸送系統(tǒng)的智能性能，結(jié)合煤流傳感器的作用，借助變頻技術(shù)就可以實現(xiàn)皮帶載荷的動態(tài)狀況，根據(jù)皮帶載荷的動態(tài)變化實現(xiàn)自動調(diào)整的目的，有效的減緩了皮帶的磨損等問題，延長了皮帶的使用壽命。此外，當(dāng)皮帶處于空載狀態(tài)時，可以實現(xiàn)皮帶機(jī)的低速運(yùn)轉(zhuǎn)，并對皮帶進(jìn)行檢修，不僅節(jié)省了皮帶的維護(hù)周期，還降低了皮帶的勞動強(qiáng)度，顯著地延長了皮帶的使用壽命。

(4)本文所研究的煤礦中交代輸送機(jī)的電機(jī)功率為5.5 kW，將變頻技術(shù)引入后，輸送機(jī)的運(yùn)行功率約為電機(jī)額定功率的60%，單臺輸送機(jī)節(jié)省功率約為2.2 kW。輸送機(jī)的工作周期按照每年300 d計算，電費按照當(dāng)?shù)赜秒姌?biāo)準(zhǔn)1.2元每度執(zhí)行，最終獲得每臺輸送機(jī)每年可節(jié)省1.9萬元的電力成本。此外，隨著輸送功率的減小，電機(jī)的使用壽命相對延長，節(jié)能效果極為明顯。

3 結(jié)語

綜上所述，將變頻技術(shù)應(yīng)用于煤礦中央膠帶大巷帶式輸送機(jī)中，不僅顯著的提升了煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)的自動化、智能化程度，還實現(xiàn)了節(jié)能減耗的目的，對煤礦的開發(fā)起到了積極的推動作用。此外，變頻技術(shù)的應(yīng)用降低了人工檢修機(jī)械的時間，節(jié)約了大量的人力資源，并且動態(tài)調(diào)控實現(xiàn)了皮帶等低磨損的目的，降低了輸送機(jī)內(nèi)部構(gòu)造的破損概率，總之，該技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。