變頻器在大型遠(yuǎn)距離帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用

姜樹發(fā)

（新疆普陽礦業(yè)開發(fā)有限公司，新疆和田 848009）

0.引言

目前我國煤礦企業(yè)的生產(chǎn)中使用的機(jī)械設(shè)備主要是帶式輸送機(jī)，帶式輸送機(jī)不僅能夠提高煤礦的生產(chǎn)效率，還能夠節(jié)省人力資源的投入，進(jìn)而帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益，但是目前傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)在實(shí)際使用過程中，啟動所需要的功率相對較大，而出現(xiàn)的電流過大或者功率不平衡的問題，不僅影響帶式輸送機(jī)的正常使用，還會影響煤礦的生產(chǎn)流程，因此利用變頻器保障帶式輸送機(jī)在啟動的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)，安全的運(yùn)行，是當(dāng)前提高帶式輸送機(jī)使用效果的重要措施。根據(jù)相關(guān)研究表明，目前在帶式輸送機(jī)的使用過程中，其電能的消耗量占總電力消耗量的60%，所以利用變頻器節(jié)省電能消耗，可以有效延長帶式輸送機(jī)使用壽命，降低了電能的使用量。

1.帶式輸送機(jī)運(yùn)行變頻控制分析

當(dāng)前在帶式輸送機(jī)的運(yùn)行過程中，主要使用的PLC作為控制工具，利用PLC所輸出的工頻信號，能夠?qū)ψ冾l器進(jìn)行相應(yīng)的控制，同時(shí)變頻器在實(shí)際工作過程中還可以通過交流和直流轉(zhuǎn)換的模式，將逆變器中改變輸出的信號傳輸?shù)诫妱訖C(jī)中，保證電動機(jī)的電流頻率能夠更加穩(wěn)定，從而控制電動機(jī)的具體轉(zhuǎn)速。當(dāng)前電動機(jī)在運(yùn)行的過程中，主要通過液力耦合器和減速器帶動帶式輸送機(jī)的滾筒進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)和工作，而滾筒又可以和帶式輸送機(jī)中的膠帶設(shè)備產(chǎn)生一定的摩擦力，進(jìn)而使膠帶運(yùn)行，所以變頻控制能夠使整個(gè)運(yùn)行流程更加穩(wěn)定。

在控制帶式輸送機(jī)運(yùn)行的過程中，其主要的電氣設(shè)備為變頻器，其中，現(xiàn)階段在帶式輸送機(jī)中常用的變頻器主要包含傳感器，執(zhí)行元件和控制器等，現(xiàn)階段我國煤礦企業(yè)中所使用的帶式輸送機(jī)主要是智能變頻器控制下的輸送機(jī)系統(tǒng)，而智能變頻器在實(shí)際工作過程中，通過利用傳感器獲得相應(yīng)的運(yùn)輸信息，然后利用PLC控制系統(tǒng)對輸送機(jī)的運(yùn)行速度等進(jìn)行相應(yīng)的控制，目前在智能變頻器中所使用的傳感器種類主要包含了位置傳感器，速度傳感器和壓力傳感器，而控制器主要使用PLC控制系統(tǒng)，并且利用無線傳輸?shù)姆绞綄﹄娏饕约半姍C(jī)的轉(zhuǎn)距等進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取，同時(shí)利用執(zhí)行元件，將所有獲取的信號進(jìn)行處理，并且傳輸?shù)綆捷斔蜋C(jī)中，控制帶式輸送機(jī)的運(yùn)行。[1]

2.變頻器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制分析

2.1 變頻器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

要想明確變頻器控制系統(tǒng)的控制流程，首先要了解現(xiàn)階段在我國帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中所使用變頻器的具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為了保證能夠通過帶式輸送機(jī)的控制提高運(yùn)輸煤的效率，在針對控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中選擇了具有相應(yīng)功能的傳感器，目前所使用的傳感器類型主要是速度傳感器和壓力傳感器。速度傳感器對帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行控制，而壓力傳感器能夠?qū)捷斔蜋C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)煤的數(shù)量進(jìn)行控制，變頻控制系統(tǒng)主要包含了煤機(jī)監(jiān)控分站和輸送機(jī)的控制分站，煤氣監(jiān)控分站的主要作用是能夠針對輸送機(jī)運(yùn)輸煤的數(shù)量進(jìn)行監(jiān)測，而輸送機(jī)的監(jiān)控分站主要是對輸送機(jī)的運(yùn)行速度，以及啟動和停止的情況進(jìn)行控制。同時(shí)利用傳感器設(shè)備能夠?qū)⑺袡z測到的信號通過互聯(lián)網(wǎng)的形式傳輸給中央處理中心，中央處理中心又可以利用智能化的算法，通過相應(yīng)的運(yùn)算，輸出控制指令，進(jìn)而使變頻器能夠達(dá)到速度調(diào)控的目的。

2.2 變頻器控制流程分析

目前變頻器的實(shí)際工作流程是通過相應(yīng)的控制系統(tǒng)能夠檢測到帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過程中所承載煤的數(shù)量，并且通過煤量的匹配原則，對帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸過程中輸送煤的數(shù)量進(jìn)行相應(yīng)的控制，利用這種控制原則不僅可以有效改善輸送機(jī)的使用效率，還能夠保障利用智能化的控制模式，使輸送機(jī)在運(yùn)行過程中降低相應(yīng)的能耗。同時(shí)，變頻器在使用時(shí)，其最主要的作用是能夠?qū)斔蜋C(jī)所運(yùn)輸煤的數(shù)量進(jìn)行智能的預(yù)測，并且根據(jù)相應(yīng)的控制原則，對運(yùn)輸煤的數(shù)量進(jìn)行智能化的控制，通過其預(yù)測的數(shù)量，按照時(shí)間推移的方式對未來某一段時(shí)間內(nèi)煤的運(yùn)輸量進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，進(jìn)而保障輸送機(jī)的運(yùn)輸量能夠得到合理的控制[2]。

首先是通過開始按鈕控制變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的開關(guān)，然后對帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸長度進(jìn)行計(jì)算，建立起相應(yīng)的系統(tǒng)模型，在系統(tǒng)模型建立以后，需要將執(zhí)行的輸送機(jī)運(yùn)輸速度，輸入到系統(tǒng)模型中，將延遲的降速同時(shí)輸入到模型中進(jìn)行預(yù)算，保障能夠計(jì)算出運(yùn)輸煤的數(shù)量，明確其運(yùn)輸?shù)闹芷?，這樣通過匹配原則，能夠?qū)捷斔蜋C(jī)后期運(yùn)行過程中的速度進(jìn)行預(yù)測。

然后是變頻器控制系統(tǒng)還可以根據(jù)所使用的帶式輸送機(jī)的膠帶長度，運(yùn)行速度等構(gòu)建相應(yīng)的運(yùn)行模型，通過對運(yùn)輸煤的變化量進(jìn)行預(yù)測，利用運(yùn)行速度和預(yù)測速度進(jìn)行對比，完成輸送機(jī)速度的控制操作。目前，變頻器控制系統(tǒng)的工作流程主要分為兩個(gè)不同的階段，第1個(gè)階段是能夠?qū)崿F(xiàn)輸送機(jī)的啟動和停止，通過接收到的相應(yīng)的信號，保證輸送機(jī)的速度控制在3.6m/s運(yùn)行，而如果接收到了停機(jī)信號時(shí)，可以快速的將輸送機(jī)的速度降到2m/s。第2個(gè)工作流程是能夠通過對輸送機(jī)運(yùn)輸煤的功率大小對輸送機(jī)的具體運(yùn)行速度進(jìn)行相應(yīng)的控制，目前，輸送機(jī)在運(yùn)行過程中，其功率能夠和運(yùn)輸?shù)膬r(jià)和量成正比，為了保障提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性，可以將功率因素作為后期反應(yīng)輸送機(jī)運(yùn)煤量的可靠信息，進(jìn)而保障能夠?qū)斔蜋C(jī)速度進(jìn)行控制。

2.3 帶式輸送機(jī)中使用變頻器的應(yīng)用效果分析

隨著我國煤礦企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷增大，所使用的帶式輸送機(jī)規(guī)模也在逐漸增加，針對大型遠(yuǎn)距離帶式輸送機(jī)，利用智能變頻器進(jìn)行相應(yīng)的控制，能夠降低電能的消耗量，通過對應(yīng)用效果進(jìn)行分析，可以明確在使用變頻器后，對電能的消耗量進(jìn)行數(shù)據(jù)的對比分析，目前帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸時(shí)間是20h，其運(yùn)行的速度設(shè)定為4.4m/s，其運(yùn)行的功率為800kW，輸送機(jī)在運(yùn)行過程中每天需要4h的檢修時(shí)間，并且?guī)捷斔蜋C(jī)每天的電能消耗量設(shè)定為1.5萬度[3]。使用智能變頻器前后帶式輸送機(jī)運(yùn)行參數(shù)如表1所示。

表1 運(yùn)行參數(shù)對比表

通過數(shù)據(jù)分析可以明確，目前在使用變頻器前和變頻器后，帶式輸送機(jī)電能的消耗量有明顯的降低。同時(shí)對其運(yùn)行效果進(jìn)行了對比分析，發(fā)現(xiàn)使用變頻器后電能的消耗量有所下降，運(yùn)行的速度也更加平穩(wěn)。

3.結(jié)語

現(xiàn)階段在我國帶式輸送機(jī)的運(yùn)行過程中，具有輸送量大而且距離長的特點(diǎn)，煤礦生產(chǎn)企業(yè)必須要保證使用帶有變頻器的帶式輸送機(jī)，進(jìn)而降低生產(chǎn)過程中的能量消耗。