變頻技術(shù)在礦用帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用實(shí)踐

李 寧

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)陽城四侯煤業(yè)有限公司， 山西 晉城 048100）

引言

帶式輸送機(jī)是煤礦生產(chǎn)中重要的機(jī)電設(shè)備之一，它具有運(yùn)輸速度快、運(yùn)輸量大、便于操作等優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際煤礦生產(chǎn)過程中，由于煤礦帶式輸送機(jī)自動(dòng)化水平低，無法實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)速度自動(dòng)調(diào)節(jié)保護(hù)，導(dǎo)致輸送機(jī)在頻繁啟動(dòng)、負(fù)荷以及電機(jī)功率不平衡等影響下，輸送機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)故障，如無法啟動(dòng)、輸送機(jī)電機(jī)燒毀等，不僅降低煤礦采掘工作面安全高效運(yùn)輸效率，增加了設(shè)備維修成本費(fèi)用，而且很容易發(fā)生煤礦重大機(jī)電安全事故，對(duì)此，山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)陽城四侯煤業(yè)有限公司機(jī)電科通過技術(shù)研究，對(duì)當(dāng)前煤礦井下采用的DTL1000 型帶式輸送機(jī)主要存在的問題進(jìn)行分析，并對(duì)采用了變頻技術(shù)，力求進(jìn)一步提高帶式輸送機(jī)運(yùn)輸效率，提高輸送機(jī)自動(dòng)化水平。

1 傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)主要存在的問題

1.1 對(duì)膠帶的強(qiáng)度要求較高

正常生產(chǎn)時(shí)，由于帶式輸送機(jī)常常處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度快且其物料重量大，會(huì)造成帶式輸送機(jī)皮帶短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大的張力，此時(shí)如果輸送帶的質(zhì)量或抗拉強(qiáng)度達(dá)不到要求，將會(huì)導(dǎo)致輸送帶斷裂。因此，為了能保證輸送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)，輸送機(jī)常常使用高強(qiáng)度輸送帶[1-2]。

1.2 工頻啟動(dòng)需要使用較大的啟動(dòng)電流

帶式輸送機(jī)在正常啟動(dòng)時(shí)，通過工頻方式啟動(dòng)的液壓耦合器會(huì)使電機(jī)產(chǎn)生大于額定電流3 倍的啟動(dòng)電流。這種高強(qiáng)度的啟動(dòng)電流會(huì)直接導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部線圈燒損，同時(shí)迅速啟動(dòng)電機(jī)也會(huì)導(dǎo)致電機(jī)內(nèi)部零部件斷鏈。而且，帶式輸送機(jī)液壓耦合器啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的巨大電流也會(huì)造成供電系統(tǒng)電壓降較大或產(chǎn)生電網(wǎng)諧波，導(dǎo)致其他電氣設(shè)備不能正常使用。為了能夠降低帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)耦合器產(chǎn)生的巨大電流對(duì)電網(wǎng)的影響，可以將傳統(tǒng)的工頻啟動(dòng)方式變?yōu)榭蛰d啟動(dòng)方式。

1.3 帶式輸送機(jī)的電機(jī)功率不平衡

由于現(xiàn)代化千萬噸礦井的出煤量較大，帶式輸送機(jī)常常處于載煤量大、運(yùn)輸距離長(zhǎng)的狀況，為了能夠提高原煤的運(yùn)輸效率，帶式輸送機(jī)通常采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式。然而雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)又會(huì)造成電機(jī)功率不平衡，特別是使用液壓耦合器方式啟動(dòng)的輸送機(jī)很難解決電機(jī)功率不平衡的現(xiàn)象。

2 采用變頻技術(shù)對(duì)輸送機(jī)控制的方式及優(yōu)點(diǎn)

2.1 帶式輸送機(jī)變頻控制方式

1）由于輸送機(jī)采用雙電機(jī)啟動(dòng)方式，為了能夠確保輸送帶正常運(yùn)轉(zhuǎn)，雙電機(jī)通常安裝在輸送帶的機(jī)頭處，而且?guī)捷斔蜋C(jī)使用液壓耦合器啟動(dòng)，從而造成輸送帶在生產(chǎn)時(shí)常常發(fā)生斷裂及跑偏事故。不僅增加了帶式輸送機(jī)的事故率，而且降低了礦井的出煤量。因此，技術(shù)人員將電機(jī)的啟動(dòng)方式改為變頻啟動(dòng)。根據(jù)礦井的實(shí)際生產(chǎn)條件及輸送帶的安裝位置，決定采用主從控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電機(jī)數(shù)量少及輸出功率相同的特點(diǎn)。

2）通過使用一臺(tái)主控變頻器來控制輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而且主控變頻器還能夠控制其他電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，另一臺(tái)從控變頻器與主控變頻器保持相同的運(yùn)行頻率。主控變頻器可以對(duì)外部信號(hào)及邏輯信號(hào)分析，控制輸出功率，而且還可以通過內(nèi)部信號(hào)及外部信號(hào)對(duì)從控變頻器發(fā)出指令，從控變頻器也能夠接受內(nèi)部指信號(hào)及主控變頻器的信號(hào)。

2.2 變頻優(yōu)點(diǎn)

變頻技術(shù)可將輸送機(jī)直流電直接轉(zhuǎn)換為單相或三相交流電。變頻器在實(shí)際生產(chǎn)中的電壓和頻率與電網(wǎng)的電壓和頻率不相同，通過電機(jī)運(yùn)行曲線能夠看出運(yùn)行曲線平行下移，這就說明變頻輸送機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)距比較大，此時(shí)只能使用較小電流來啟動(dòng)電機(jī)。

3 帶式輸送機(jī)電子啟動(dòng)主要優(yōu)點(diǎn)

3.1 帶式輸送機(jī)能夠緩緩啟動(dòng)

帶式輸送機(jī)電子啟動(dòng)能夠?qū)㈦姍C(jī)的啟動(dòng)時(shí)間放緩，特別是皮帶在重載啟動(dòng)或停機(jī)時(shí)，電子啟動(dòng)能夠?qū)⑤斔蛶н\(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的能量緩慢釋放，降低輸送帶的張力，能夠防止輸送帶發(fā)生斷裂事故。

3.2 降低了對(duì)膠帶抗拉強(qiáng)度的要求

在帶式輸送機(jī)上使用變頻器能夠?qū)⑵У膯?dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，也可以根據(jù)輸送帶的實(shí)際使用情況對(duì)啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，通過增加輸送帶啟動(dòng)的時(shí)間，降低輸送帶的啟動(dòng)速度和張力，降低輸送帶的斷裂次數(shù)，也降低了對(duì)輸送帶所使用皮帶的強(qiáng)度要求。在帶式輸送機(jī)上使用變頻器能夠大大降低資金在輸送帶皮帶強(qiáng)度上的投入，降低電機(jī)的事故率，提高了電機(jī)的使用壽命。

3.3 實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)功率平衡

為了能夠達(dá)到雙節(jié)機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡，可以將雙電機(jī)的啟動(dòng)方式可以由原來的同時(shí)啟動(dòng)改為用一拖一。當(dāng)輸送帶的電機(jī)在低頻的狀態(tài)下啟動(dòng)后能夠產(chǎn)生2倍的力矩，使輸送機(jī)電機(jī)平穩(wěn)輸出。

3.4 實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的自動(dòng)調(diào)節(jié)

在帶式輸送機(jī)上安裝煤流傳感器，能夠根據(jù)輸送帶上的載重及變頻電機(jī)輸出功率，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，減小輸送帶的張力，降低輸送帶斷裂事故。交流傳動(dòng)系統(tǒng)能夠通過變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸送帶的無極調(diào)速。在實(shí)際生產(chǎn)中，如輸送帶上的物料較輕時(shí)，可以通過終端對(duì)輸送帶的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保輸送帶速度處于較低狀態(tài)。低速運(yùn)轉(zhuǎn)的輸送帶不僅能夠保障檢修人員的檢修質(zhì)量及勞動(dòng)強(qiáng)度，而且能夠降低輸送帶的用電量，提高輸送機(jī)的使用穩(wěn)定性[3-5]。

4 結(jié)論

1）帶式輸送機(jī)通過采用主- 從變頻器的控制方式后，輸送帶的用煤量及穩(wěn)定性得到了很大的提高，能夠?qū)⑤斔蜋C(jī)的用電量降低為原來的一半，使礦井的生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益得到很大的提高。

2）輸送機(jī)在采用變頻技術(shù)能夠降低輸送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，使輸送帶始終保持較低的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，不僅降低了輸送帶的磨損、電機(jī)的損壞以工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且提高了檢修人員的檢修效率。

3）2018 年6 月四侯煤礦機(jī)電科對(duì)井下三部DTL1000 型帶式輸送機(jī)采用了變頻控制技術(shù)，截止2019 年6 月通過一年實(shí)際應(yīng)用效果觀察發(fā)現(xiàn)，帶式輸送機(jī)采用變頻控制技術(shù)后，提高輸送機(jī)啟動(dòng)穩(wěn)定性，輸送機(jī)故障率降低至4%以下，全年可節(jié)約設(shè)備維修費(fèi)用達(dá)47.4 萬元，取得了顯著的安全效益、經(jīng)濟(jì)效益。