智能永磁伺服控制系統在煤礦帶式輸送機的應用

張斌 王超 陳嬌 董艷艷

摘 要：隨著永磁材料性能的不斷提高和電機技術的發展，智能永磁伺服控制系統在國民經濟的各個領域得到了極其廣泛的應用，這類控制系統在煤礦系統中的優勢主要體現為：高效節能、低噪聲、數字化、智能化。

關鍵詞：智能永磁伺服控制系統；帶式輸送機；高效節能；智能控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.066

1 引言

煤礦現有帶式輸送機系統通常采用異步電機+液力耦合器+減速機的模式驅動，經過了解，目前煤礦輸送機的運行存在以下問題：

（1）皮帶機驅動主要采用“異步電機+液力耦合器+減速機”的傳統驅動方式。整體傳動效率低、能耗大；設備檢修和維護工作量大。

（2）控制方法上采用逆煤流起車，每次系統起動時，后部皮帶都要等前部皮帶運行全速后才開始起動，前部皮帶存在長時間空載等料現象。

（3）輸送機系統輸煤時不能按皮帶機實時的輕、重載工況進行區分調速，一直保持全速恒速運行。輕載和空載等非有效工作時間內，設備同樣在快速磨損。

通過上述對煤礦皮帶機應用現狀的分析，結合煤礦對皮帶輸煤系統向高效節能發展和實現輸送機無人值守的控制要求，采用“智能永磁伺服控制系統”替代傳統的驅動系統已經成為機械傳動行業的一次技術變革。

2 智能永磁伺服控制系統與煤礦用傳統驅動系統對比分析

采用智能永磁伺服控制系統直接驅動皮帶機工作（永磁直驅電機系統效率>94%，較前者提高20-35%，如果進行調速控制，節能甚至達到50%），省去液力耦合器、齒輪箱，這樣可大大提高工作效率和運行成本，實現免維護。

表中：1、年按330天，每天20小時，每度電按均價0.7元計算。

3 智能永磁伺服控制系統介紹

智能永磁伺服控制系統系統由伺服控制器+永磁直驅電機組成，電機通過聯軸器直接帶動傳動滾筒轉動（如圖2所示）。此系統具有以下優勢：

（1）高效節能。電機效率達到一級能耗（IE4）標準，較“異步電機+減速機+液力耦合器系統“效率提高了20%以上，降低了電能浪費。

（2）散熱，防塵效果好。電機絕緣采用國際先進的真空灌封技術，有效解決變頻器供電造成的電機匝間短路問題。提高繞組整體機械強度、且防塵、防污效果明顯，在煤礦較惡劣的環境中，更能突出此系統的優勢。

（3）實現軟起動、免維護。 智能永磁伺服控制系統運用變頻器控制起動，能實現系統傳動的緩慢勻速起動，避免了電機起動的瞬間大電流給電網帶來的沖擊，以及轉矩瞬時劇增給傳動系統帶來的機械沖擊，由此降低了系統的電網故障和機械故障，降低維護成本。

（4）完善的保護功能。能夠實現對過壓、過流、欠壓、過熱等各種故障的保護，保障系統安全穩定運行。

（5）安裝所需空間小。與傳統帶式輸送機驅動系統相比，永磁直驅系統在提高系統效率的同時，也為業主節省了大量的安裝空間，減少了硐室的開拓費用，見圖1。

（6）自動調速。根據負載的大小自動調節帶式輸送機速度。在煤礦系統應用中，“煤多快轉，煤少慢轉”，使皮帶在煤量較少的時候降低皮帶運行速度，煤量增大時加快皮帶運行速度，從而實現帶式輸送機的節能運行。

4 結束語

隨著“低碳環?！钡睦砟钤诠I生產中的推廣，降低能量消耗以節約能源已成為輸送技術領域內科研工作的重要方向。

煤礦帶式輸送機經過高效節能的“永磁直驅驅動方式”改造后，通過與智能伺服控制系統配合，將其與皮帶機各種保護傳感器、語音通訊、皮帶機張力檢測，用電參數檢測等通過工業環網與集控室智能輸煤系統控制主機結合，以PLC為核心實現系統軟件智能控制，可進一步提高輸煤系統效率，達到皮帶機智能控制和無人值守的控制目標。

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作者簡介：張斌（1986-），男，山東肥城人，助理工程師，本科，研究方向：散料輸送。