變頻電控系統在煤礦皮帶輸送機上的應用分析

侯曉光

（大同煤礦集團公司機電管理處電氣科，山西　大同　037003）

1　既有皮帶機的控制方式

目前廠礦企業多使用寬度為1 000mm的皮帶，拖動系統為：使用型號為DXⅢ的皮帶機，設計電壓為660 V，功率為750 kW。皮帶的運行速度為2.5 m/s，皮帶設計輸送能力為700 t/h。系統利用液力偶合器和行星減速機相互配合驅動主副滾筒，再利用皮帶和滾筒之間的摩擦力保證皮帶正常運行。使用此種皮帶機初期投入不高，但維護費用較大，液力耦合器維護不當會出現漏油的情況，極大增加了安全隱患。

皮帶機的動力來源主要靠電機轉動，高壓異步電機經過減速機減速后帶動滾筒轉動，皮帶緊緊的圍繞著滾筒，并通過皮帶與其產生的摩擦力來確保皮帶順利前進，為保證皮帶的貼緊度，還要增加配重裝置。一般煤礦的主井多使用兩條皮帶機交替運行，動力源使用兩臺參數與型號相同的高壓電機，通過調度根據負荷情況協調運行，保證生產的穩定。在運行過程中，維護的工作量很大，由于皮帶普遍較長，受到啟動過程中應力拉伸和負荷影響，皮帶的磨損很大，會出現皮帶斷裂和電機燒損的情況[1]。

2　煤礦皮帶機電控系統的改造

改變原有的控制方式為變頻電控方式，增加高性能矢量變頻器控制電動機，并增加安全保護裝置。通過這些裝置的共同配合完成對皮帶系統的控制和保護。

2.1　改造后控制系統的組成

皮帶系統改造后比原來更加智能，改變原有的現場控制方式為遠程控制，更加智能化。首先要選擇合適的地點設置控制室，在控制室內安裝控制皮帶機控制系統：包括由主控臺、電源柜、制動柜、變頻柜

圖1　變頻控制示意圖

2.2　改造后控制系統的特點

1）電機啟動使用變頻器控制，在低頻時啟動電動機，滿足皮帶機的調速和平穩啟動的需求，減少對設備的機械沖擊；并可以根據負荷情況任意設定電機的運行轉數達到節能的要求。

2）主控系統能夠對皮帶機運行速度進行監測，當輸送機的運行速度零速可自動控制制動系統動作，可以避免皮帶機出現溜車現象造成電機倒轉而造成的變頻器過流現象。

3）操作智能化。改造后的系統增加了全面的故障監測和報警及保護功能。包括系統過流、短路保護、過熱保護等，系統操作更加智能

4）為檢修提供便利。增加變頻器后，系統調節更加方便，當皮帶機運行穩定時可降低帶速后進行處理，能夠滿足連續生產的要求。

3　改造效果

3.1　節約電能

改造后的輸送皮帶使用變頻器控制，頻器輸出頻率設為39～40Hz，可以根據系統的負荷控制運行和啟動速度，降低運行電壓和電流，避免皮帶的空轉現象，減小了電能的消耗。據統計，變頻技術的使用能夠節約10%～15%電能。

3.2　節省維修費用

改造后將原有的直接啟動改為軟啟動，能夠調速，起動過程減小了對電網、電機和傳動機械設備的沖擊，減少了對機械設備的磨損，能夠提高設備的使用壽命，大大延長設備的維修周期，減少停產檢修次數。軟啟動也減少真空接觸器、開關等控制設備的更換頻率，這都大大降低了維修費用。

3.3　降低設備的維護量

變頻器是一種電子器件的集成原件，利用電子原件的壽命替代機械壽命，提高設備的使用時間，大大降低設備維護量。

軟啟動減少了起動過程中對機械零件的沖擊，減少了機械零件的檢修量。日常生產不必配備過多的專業維修人員，只需要配備少量的運行人員即可，有效地降低了人員成本。

4　變頻調速皮帶機中的具體應用

相對于以往的控制方式而言，變頻器對于皮帶機的控制具有很大的優勢：不但可以對電動機的速度進行有效的控制，進而實現較大范圍的連續高效的速度控制，甚至可以完成對電動機正反轉的控制以及電機的電氣制動[3]。

在煤礦中，皮帶機是重要的流程中樞，如果皮帶機出現故障會導致系統停產，造成嚴重的經濟損失。經過設計改造和實踐可知，使用高壓變頻器控制皮帶機有多種優勢：具有多種自我保護功能，過熱、過負荷、過電流、接地故障即發生跳閘，并有過負荷預警；諧波輸入不高于4%；側功率輸入因小于95%；當電機出現滿負荷運行時，變頻調速功率小于96%；可以單獨對電機進行控制；體積小容易搬運、對系統無沖擊、啟動平穩；可以根據負荷情況調整皮帶機速度，達到節能的目的；滿足智能化操作；在低速時完成皮帶啟動；減少系統的磨損；能夠對多臺電機進行同步同軸軟啟動以及軟停止功能；具備防護性、可靠性與穩定性的特征[4]。

5　結論

變頻系統投入運行，可以減少輸送機、動力系統、傳動機構的事故，能夠提高輸送裝置的使用壽命，因此煤炭企業應根據自己的企業生產能力和經濟實力，盡可能使用變頻系統對皮帶進行控制，保證生產的穩定進行，進而保障安全生產。

[1]羅建平，謝文寧，宋志國，等.防城港港口帶式輸送機系統節能改造技術研究[J].中國水運（下半月），2014（7）：123.

[2]趙彥斌.基于總線技術和模糊控制理論的井下皮帶運輸監控系統研究[D].邯鄲：河北工程大學，2012.

[3]章亞斌，羅有根，吳祖萬，等.提升機TKD-A電控系統可調閘回路的改造[J].江西煤炭科技，2007（2）：69.

[4]姚小帥，申青春，楊培，等.瞬變電磁技術在井下水文選址中的應用[J].中州煤炭，2012（6）：229.