變頻器在大型遠距離帶式輸送機上的應用

姜樹發

（新疆普陽礦業開發有限公司，新疆和田 848009）

0.引言

目前我國煤礦企業的生產中使用的機械設備主要是帶式輸送機，帶式輸送機不僅能夠提高煤礦的生產效率，還能夠節省人力資源的投入，進而帶來更多的經濟效益，但是目前傳統的帶式輸送機在實際使用過程中，啟動所需要的功率相對較大，而出現的電流過大或者功率不平衡的問題，不僅影響帶式輸送機的正常使用，還會影響煤礦的生產流程，因此利用變頻器保障帶式輸送機在啟動的過程中能夠實現平穩，安全的運行，是當前提高帶式輸送機使用效果的重要措施。根據相關研究表明，目前在帶式輸送機的使用過程中，其電能的消耗量占總電力消耗量的60%，所以利用變頻器節省電能消耗，可以有效延長帶式輸送機使用壽命，降低了電能的使用量。

1.帶式輸送機運行變頻控制分析

當前在帶式輸送機的運行過程中，主要使用的PLC作為控制工具，利用PLC所輸出的工頻信號，能夠對變頻器進行相應的控制，同時變頻器在實際工作過程中還可以通過交流和直流轉換的模式，將逆變器中改變輸出的信號傳輸到電動機中，保證電動機的電流頻率能夠更加穩定，從而控制電動機的具體轉速。當前電動機在運行的過程中，主要通過液力耦合器和減速器帶動帶式輸送機的滾筒進行運轉和工作，而滾筒又可以和帶式輸送機中的膠帶設備產生一定的摩擦力，進而使膠帶運行，所以變頻控制能夠使整個運行流程更加穩定。

在控制帶式輸送機運行的過程中，其主要的電氣設備為變頻器，其中，現階段在帶式輸送機中常用的變頻器主要包含傳感器，執行元件和控制器等，現階段我國煤礦企業中所使用的帶式輸送機主要是智能變頻器控制下的輸送機系統，而智能變頻器在實際工作過程中，通過利用傳感器獲得相應的運輸信息，然后利用PLC控制系統對輸送機的運行速度等進行相應的控制，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，并且利用無線傳輸的方式對電流以及電機的轉距等進行數據的獲取，同時利用執行元件，將所有獲取的信號進行處理，并且傳輸到帶式輸送機中，控制帶式輸送機的運行。[1]

2.變頻器控制系統結構及控制分析

2.1 變頻器控制系統結構分析

要想明確變頻器控制系統的控制流程，首先要了解現階段在我國帶式輸送機運行過程中所使用變頻器的具體系統結構，為了保證能夠通過帶式輸送機的控制提高運輸煤的效率，在針對控制系統進行設計的過程中選擇了具有相應功能的傳感器，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的運行速度進行控制，而壓力傳感器能夠對帶式輸送機運轉煤的數量進行控制，變頻控制系統主要包含了煤機監控分站和輸送機的控制分站，煤氣監控分站的主要作用是能夠針對輸送機運輸煤的數量進行監測，而輸送機的監控分站主要是對輸送機的運行速度，以及啟動和停止的情況進行控制。同時利用傳感器設備能夠將所有檢測到的信號通過互聯網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，通過相應的運算，輸出控制指令，進而使變頻器能夠達到速度調控的目的。

2.2 變頻器控制流程分析

目前變頻器的實際工作流程是通過相應的控制系統能夠檢測到帶式輸送機在運行過程中所承載煤的數量，并且通過煤量的匹配原則，對帶式輸送機在運輸過程中輸送煤的數量進行相應的控制，利用這種控制原則不僅可以有效改善輸送機的使用效率，還能夠保障利用智能化的控制模式，使輸送機在運行過程中降低相應的能耗。同時，變頻器在使用時，其最主要的作用是能夠對輸送機所運輸煤的數量進行智能的預測，并且根據相應的控制原則，對運輸煤的數量進行智能化的控制，通過其預測的數量，按照時間推移的方式對未來某一段時間內煤的運輸量進行相應的計算，進而保障輸送機的運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速控制系統的開關，然后對帶式輸送機的運輸長度進行計算，建立起相應的系統模型，在系統模型建立以后，需要將執行的輸送機運輸速度，輸入到系統模型中，將延遲的降速同時輸入到模型中進行預算，保障能夠計算出運輸煤的數量，明確其運輸的周期，這樣通過匹配原則，能夠對帶式輸送機后期運行過程中的速度進行預測。

然后是變頻器控制系統還可以根據所使用的帶式輸送機的膠帶長度，運行速度等構建相應的運行模型，通過對運輸煤的變化量進行預測，利用運行速度和預測速度進行對比，完成輸送機速度的控制操作。目前，變頻器控制系統的工作流程主要分為兩個不同的階段，第1個階段是能夠實現輸送機的啟動和停止，通過接收到的相應的信號，保證輸送機的速度控制在3.6m/s運行，而如果接收到了停機信號時，可以快速的將輸送機的速度降到2m/s。第2個工作流程是能夠通過對輸送機運輸煤的功率大小對輸送機的具體運行速度進行相應的控制，目前，輸送機在運行過程中，其功率能夠和運輸的價和量成正比，為了保障提高監測的準確性，可以將功率因素作為后期反應輸送機運煤量的可靠信息，進而保障能夠對輸送機速度進行控制。

2.3 帶式輸送機中使用變頻器的應用效果分析

隨著我國煤礦企業生產規模的不斷增大，所使用的帶式輸送機規模也在逐漸增加，針對大型遠距離帶式輸送機，利用智能變頻器進行相應的控制，能夠降低電能的消耗量，通過對應用效果進行分析，可以明確在使用變頻器后，對電能的消耗量進行數據的對比分析，目前帶式輸送機的運輸時間是20h，其運行的速度設定為4.4m/s，其運行的功率為800kW，輸送機在運行過程中每天需要4h的檢修時間，并且帶式輸送機每天的電能消耗量設定為1.5萬度[3]。使用智能變頻器前后帶式輸送機運行參數如表1所示。

表1 運行參數對比表

通過數據分析可以明確，目前在使用變頻器前和變頻器后，帶式輸送機電能的消耗量有明顯的降低。同時對其運行效果進行了對比分析，發現使用變頻器后電能的消耗量有所下降，運行的速度也更加平穩。

3.結語

現階段在我國帶式輸送機的運行過程中，具有輸送量大而且距離長的特點，煤礦生產企業必須要保證使用帶有變頻器的帶式輸送機，進而降低生產過程中的能量消耗。