带式输送机自动变频调速系统改造及应用

张亚楠

（霍州煤电集团吕临能化有限公司庞庞塔煤矿，山西 吕梁 033200）

该系统工作可靠，满足皮带输送机安全稳定运行与实时监控调速的要求，节省了运转时的电量消耗，减少了运行维护成本。变频调速系统的应用，降低了皮带输送机的故障率，为企业产生了更多的经济效益。变频调速系统实现了煤矿行业带是输送机系统的软启动。

通过将电机和皮带机的软启动合二为一，有效地减缓了在启动时的振动以及对电网的冲击，能够将电机内的能量缓慢地释放出来，减少之前由于巨大启动力对皮带的损害，能够有效地实现输送机多电机驱动时的功率平衡。控制多个电动机驱动采取一拖一时采取主从的控制，以实现功率的平衡，加强电机与减速器之间的直接连接，减少液力耦合器这个环节。通过环节的减少，提高整个运输机的系统效率[1-4]。

带式输送机自动变频调速系统的核心是变频器。变频器是一种利用功率半导体器件的开关功能，用频率和电压可连续调节的交流电代替工频交流电的电能控制装置。

这一系统的优势主要是运用的BP 神经网络建立起带式输送机煤流量，输送带速度和电能消耗为节能模型；
基于遗传算法和神经网络对模型参数进行优化，得到了煤流量和输送带速度的最优匹配关系；
利用模糊控制算法实现了带式输送机变频调速的节能运行。实际应用表明，该系统可根据煤流量大小调节输送带速度，节能效果显著。变频器具有启动电流小、启动速度平稳，启动时间可调、对电网冲击小、启动性能可靠的优点。这在煤矿行业不景气的大环境之下，对煤矿行业的发展提供了一定的便利，不仅如此，这一种自动变频调速系统还具有降低运输带损耗的优势，并且基于自动化的理念，这一种变频器在工作时也能够根据电机的负荷变化调运输机的电源电压和频率。

带式输送机是现代煤矿生产过程中主要运输装备。带式输送机一般由调交流变频直流拖动、CST、固态软启动、液力偶合器、拖动等多种形式进行拖动。有在大型胶带输送机的多电机多滚筒驱动系统中，主要的驱动方式有直流驱动、交流变频驱动和CST 驱动。煤矿井下带式输送机的技术要求是控制简单、启动特性好、调速性能好、启动力矩大；
易于形成防爆结构；
运行可靠，维护费用低。直流电机由于不适合防爆结构，不能在井下使用。CST 的维护量和维护要求复杂，且价格较高，因此CST 在煤矿井下的应用较少。无速度传感器矢量控制防爆变频器的出现是煤矿带式输送机的最佳驱动设备。

具有优越的软启动与软停止功能，煤矿带式输送机驱动系统功能应以软启动和软停止为首要目标。煤矿运输胶带本身弹性功能，在负载运行过程中有很大的惯性。带式输送机的启动后加减速频率越大，皮带上储存的能量就会越大，输送机的机械系统受这些能量的释放产生较大影响过载机械部分。防爆逆变器可任意调控带式输送机启停/停止时间，可任意调节带式输送机启动时的加速度和停止时的减速，启动时可以匹配S 型进行带式输送机加减速调节，使带式输送机启动和停止时对滚筒、减速机等机械产生的冲击力较小。

重载平稳启动。带式输送机在煤炭运输过程中随时可能出现立即停止、重新启动等生产要求，所以必须把胶带输送机“重载启动”能力考虑在内。无速度传感器矢量控制的应用，可输出1.5～2 倍的额定转矩TN进行低频运行，“重载启动”得到解决。重载启动特性如下页图1 所示。

图1 重载启动特性

皮带检测功能。带式输送机为煤矿生产运输系统主要装备。运输系统日常维护维修和例行巡检主要是针对带式输送机，而低速带式输送机的检查功能是带式输送机大修的主要要求。变频调速系统是一种无级交流传动系统。在空载带试验状态下，变频器可在5%～100%额定带速范围内调节电机在任意带速下工作。

平衡功率。煤矿带式输送机系统由于输送距离大多为双滚筒驱动或多滚筒驱动，滚筒由电动机配合减速机驱动，为保证煤矿带式输送机系统的同步运转。首需要同步启动或停止。如果部分驱动系统出现故障，系统启动/停机会受故障影响。为了保障煤矿带式输送机系统正常运转，应保证滚筒和托辊之间的功率平衡。调整相应的两个变频器的速度配合两台电机之间的速度差，同时根据生产需要调整，增大或减小两个驱动电机之间的电流差。因此，系统中的各驱动电动机的电流值，通过单独的控制实现。各电动机转速调节，各驱动电动机的电流值逐渐趋于平衡，从而实现运行动态功率平衡。

煤矿生产运输带式输送机自动调速。受煤矿井下条件制约，煤炭出货量时有不平稳不均衡。胶带式输送机时有轻载、空载、高速运行的情况，给机械传动系统和运输胶带造成非必要的磨损和电力资源的浪费，耗能远大于实际需求，但由于煤炭生产需要，不能随时停机带式输送机系统。使用单独的控制系统测量前台传输系统和本地传输系统的负载，以便在抑制后或提前控制逆变器的速度。自动调速适用于煤炭运输负载不均均衡带式输送机，同时节约电能，减少带式输送机系统的设备空载、轻载、高速损耗，延长带式输送机及周边设备的使用寿命，如图2 所示。

图2 自动调速

超长距离运输多点驱动，机头各变频之间进行CANBUS 通信，实现主从功率平衡控制；
中部各变频之间进行CANBUS 通信，实现主从功率平衡控制；
机头、中部各设置PLC 防爆箱对局部变频器进行速度给定与起停控制；
机头与中部之间的功率分配由两台PLC 防爆箱通过光纤以太网通信实现；
机头与中部之间的起停联锁及延时由两台PLC 防爆箱通过光纤以太网通信实现如图3 所示。

图3 超长距离运输多点驱动

1）减少人力：通过集中控制自动化改造，让设备替换值班的司机和检查人员，可以大大减少采煤带巷道的工作人员。

2）节能：通过集中控制自动化转换，控制主机根据收集的信号传感器，可以实现煤与煤流打开带，不能沿煤煤流打开带，带空自动停车功能，能有效减少电能的浪费带式输送机空转。

3）提高效率：通过自动监控和监控，提高矿用采掘带工作的稳定性和可靠性，能有效减少设备因带机空转而造成的磨损，延长设备寿命，减少带辊等耗材的消耗。

作为矿井运输的重要设备之一，输送机常常会出现输送带磨损、高耗能以及投入成本较高的问题，而随着带式输送机的改造，这些问题已经逐渐得到有效地解决。改造之后的带式输送机凭借着其软启动，操作方式十分简单，保障矿井人员的人身财产安全以及矿井开采工作的顺利开展，实现带式运输机运行的精准控制为矿井提高经济效益取得有利保障。

猜你喜欢带式输送机变频全封闭紧凑型变频调速电机设计防爆电机(2020年5期)2020-12-14大型变频调速异步电机的设计防爆电机(2020年4期)2020-12-14基于窄而深内档铣削的扁长型焊接带式角铣头设计制造技术与机床(2019年11期)2019-12-04皮带输送机转载点缓冲破碎装置的研制与应用中国煤炭工业(2019年3期)2019-08-27长距离越野带式输送机线路分析建材发展导向(2019年11期)2019-08-24煤矿带式输送机常见故障及维修中国设备工程(2017年11期)2017-06-29基于变频式的宽输入开关电源设计研究电子制作(2017年7期)2017-06-05主运带式输送机控制系统研究及设计山东工业技术(2016年15期)2016-12-01上运倾斜带式输送机制动问题的探析中国煤炭工业(2014年11期)2014-06-20合康变频再获发明专利证书自动化博览(2014年4期)2014-02-28