摘要：随着我国社会的发展，社会建设能源的需求越来越大，极大地促进了煤炭行业的发展，同时也推动了皮带运输机变频器技术的发展。我国新型的煤矿皮带运输机随着变频技术的发展，大大降低了能耗，提高了煤矿的出煤效率。本文主要对煤矿皮带运输机变频技术进行研究，希望对煤矿事业的发展起到一定的作用。
关键词：煤矿；主运皮带；变频调速；应用
1矿用皮带变频系统
通过加装变频器能够根据荷载控制皮带运输速度，这种方法在各大矿区已经得到广泛的应用。当皮带输送机加装矿用变频系统后，电动机能够根据皮带的实际负载情况进行功率实时调整，从而使整套运输系统工作效率明显提高。矿用皮带变频系统主要由变频器、传感器、主控设备、电源控制台等组成。首先，在皮带运输机及电动机处安装传感器自动采集工作信息，然后传送到主控设备进行处理分析，并由主控设备发出信号指示相关设备作出反馈，从而协同完成过程控制等任务。主控设备、电源控制台是整个系统的主要控制构件。操作工根据显示屏界面的运行关键参数，通过控制桌面按键来进行操作，从而完成对矿用皮带变频系统的精准控制。矿用变频技术的核心部件是变频器。在实现变频的过程中，首先通过变频器内的半导体等部件将输入的交流电源转变为直流电源，然后再调控直流电频率使其再次转化成交流电，通过这种“交流—直流—交流”转换从而成功控制皮带机的输入电能。最后将成功转换后的交流电接入到皮带电动机上，这样既能保证电动机正常运行，也能实现对皮带工作频率的有效控制[1]。
为了实现皮带变频，需要逻辑器件与单片机两者协同作用共同完成。在此过程中，通过在这两种器件的共同电路上完成对各种信息信号的采集，同时该装置能够对采集数据进行初步的处理分析。上述工作完成后，单片机进一步运算从而对各种信息进行综合处理深入分析，并对皮带现有运输情况作出准确判断，并根据数据趋势对皮带运输即将出现的危险隐患作出合理预测，发出相应指示以方便操作工紧急处理。当皮带运输机上没有任何负载时，皮带速度减慢并直至停止作业；当皮带运输机上开始运送煤炭后，其运输速度随即明显提升，并根据荷载大小实时匹配最佳运行速度，以达到工作效率提升和设备损耗、电能消耗降低的目的。当皮带运输机因特殊外界情况出现系统自身不能解决的问题时，能够及时发出反馈警报并迅速关停皮带运输机运行，并将信息反馈给值班员，这样就可保障皮带运输煤炭合理有序地进行。当前皮带运输机能够同时完成边运煤边洒水的工作任务，从而降低运输巷沿途空气当中漂浮的粉尘量，净化工作场所环境，减少对工人身心的伤害。
在皮带变频系统运行过程中，通过主控设备、电源控制台的信息集中处理，有助于提高系统运行的协调性、可靠性。在皮带变频系统参与下，煤矿运输系统能够以更加科学合理的方式对投入成本展开控制。另外，该系统所提取收集的信息能够为矿井其他系统进行信息共享提供基础条件。而且系统可同时将多样化信息展示在界面上，满足操作工对各部件展开故障分析研究，以保证系统整体效率。
2皮带机转速的调整
加装高压变频器可实现对皮带机的电机进行科学合理的速度调节。在明确电动机功率范围作用下，可实现在电机功率范围内始终保持高效运行。在皮带运煤过程中，由于受到矿井运输生产等多方面要求，往往需要根据实际情况对皮带速度进行调整，从而为后续工作奠定了基础。此时，可通过高压变频器调整皮带运输机启动所用的时间，然后调节皮带速度匹配当前实际情况，从而大大降低运行成本，提高生产效率。当多个电机共同作用驱动皮带运输开采出的煤炭时，有可能因匹配问题造成电机驱动转矩不可控等危险情形，从而对井下运输及煤炭开采造成影响，但通过使用变频技术改造后，可进一步加强对皮带机的控制作用，多电机协同运作过程中的不匹配问题将从根源上得以解决。
在“交流—直流—交流”矿用变频系统转换下，矿用变频系统可以及时根据皮带荷载作出实时反馈调节，当皮带荷载较小时，减小皮带运输速度，而当皮带荷载增大时，提高皮带运输速度。这种根据负载大小进行科学合理的皮带运转速度调控方式能够最大程度减少皮带磨损程度，提高运煤效率。当矿用皮带机加装变频系统以后，皮带机就可以根据煤炭资源开采情况及运输量大小进行实时速度调节，这样就能大大节省此过程中的电能损耗[2]。
3变频调速和液力耦合器的对比
煤矿主皮带运输系统不同于其它运输设备，皮带本身具有一定的弹性，本身不管在什么样的状态下都具有这一能力。在煤矿主皮带运输系统运行过程中，如果硬启动的话，就会导致皮带瞬间被拉长，在这过程中出现的张力会对相应的机械造成一定的损害，导致皮带发生断裂、变形[3]。所以，在相关的规定中明确指出，煤矿主皮带运输系统在启动时必须要配备软启动，根据研究发现，大多数煤矿主皮带运输系统使用的软启动设备都是液力耦合器，虽然这种装置能够在一定程度上保证煤矿主皮带的稳定运行，但是和变频调速相比还是存在很多的缺点。
3.1启动性能
煤矿主皮带运输系统在启动过程中会产生一定的电流，存在电能负荷，这会对机械设备造成一定的影响，如果时间过长还会导致电动机出现问题，造成电动机损坏。使用液力耦合器虽然能够降低煤矿主皮带启动速度，但是却不能够改变电流变化，在启动时电流是规定电流的5倍左右，如果瞬间启动就会导致电动机内部热应力快速增加，损害电动机机械。还有就是电流的瞬间增大会影响电压，影响其它设备的正常运行。利用变频调速就能够减少这些问题的出现，让电动机稳定启动，还能够控制启动功率，不会对电动机造成影响，降低用电配额。
3.2调节控制和运行状态
液力耦合器对于指令的响应时间较长，而且调速精度并不高，无法有效的达到动态调节，变频调速就能够更加准确的进行动态调节，能够根据相关的需求调节时间，更好的实现可控调节速度。液力耦合器本身的结构虽然简单，但是无法保证管理效果，在长时间运行后，常会出现温度过高现象，对于后期维修来说影响较大，如果在运行过程中出现问题，就必须要立刻停止运行，这样就会在一定程度上影响生产效率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆变频调节自身的运行较为稳定，并不需要过多的维修量，而且对于生产环境也没有过多的要求。
3.3节能效果
变频调节的节能效果非常好，主要是因为相关设备在使用过程中不会受到输出功率的影响，能够保证在输出功率较低的情况下依然保持较高的工作效率。而液力耦合器在工作过程中主要是根据电动机转速进行工作，如果电机转速降低，那么工作效率也会有所降低。通过这样就可以看出，变频调速可以在一定程度上节省大量的能量，减少能源消耗，能够更好的提升企业经济收益。
4变频器技术在煤矿运输中应用特点
4.1具有检验皮带质量的作用
要使煤矿运输机的变频器技术正常运行，就必须依赖无级别调速交流传动系统，该系统可以是皮带运输机在系统规定的速度范围内实现对皮带机皮带性能和质量的检验。
4.2可以软启动和软停止
变频运输机中有一类机器是隔爆变频器。隔爆变频器的主要优势是可以对运输机的启动和停止的时间进行控制。在当代，运输机启动的时候和停止的时候，对运输机的加速度进行控制，这样就能有效地解决运行速度过快和加速度过快的问题，减少运输机因为惯性造成的冲击问题，降低了事故出现的风险，最终减少了运输机运行过程中无用的损耗。
4.3可以使运输机稳定启动
通过变频调控技术可以对运输机的启动速率进行调控，并且可以对运输机的载重过程进行控制，避免运输机在启动和停止的过程中因为负载冲击而造成的危险。运输机以相同的功率运行的前提是使运输机的各个机头转速相同，可以实现同时启动和同时停止，并且要机头固定在固定的位置，不能进行随意更改。要进行运输机机头速度的调控，就必须对运输机的变频器的频率进行调控，从而使运输机的运行速度和电流值保持一定的平衡。
4.4运输机变频技术具备转换工频的功能
当采矿工作进行时，如果设备发生故障，煤矿行业需要在不影响煤矿产出的情况下对设备进行维修。利用变频器技术可以把煤矿运输机转换到旁路进行工作。这样既不会降低煤矿企业的生产效率，也能对机器起到维修作用，从而提高煤矿的开采效率。在煤矿开采的过程中，当运输机全速运行时，运用变频器技术可以在运输机启动之后转到工频工作。这样就可以延长运输机的使用周期，而且还可以缓解电容器的压力，从而提高电容器的使用寿命。
4.5使用变频器技术可以实现自动调速和节电的功能
当运输机在负载较轻或者没有负载的情况下，如果高速运转会对运输机皮带产生巨大的损害，与此同时也会极大地消耗电能，为了解决这个问题，运用变频器技术进行单独的控制，不仅可以节约电能，还可以减少对运输机皮带的伤害，同时也有利于控制运输机的运行速度和功率，通过变频器技术来实现自动调速，确保检验工作的安全、高效运行。
5煤矿运输机的运行步骤及其变频器变频技术的优点
（1）启动阶段。在煤矿运输机起步阶段，运输机系统与滚筒的正常运行受静态电阻驱动滑轮的时间决定。在运输机启动时，运输机受静态阻力消失的影响，很容易出现打滑的现象。当静阻力变成动阻力时，运输机才能开始正常工作。运输系统启动时，运输机的动态张力会推动运输机的运输，使运输机实现来回往返的运行。
（2）运输阶段。当运输机正常工作时，系统就会达到额定功率。但是，在该阶段，系统并没有真正地实现平稳运行，因为工业电中的交变电流，会在运输机启动时候产生巨大的动态张力，就会使运输机的传送带出现变形的现象。当运输机运行时，传送带上面各点的静态阻力大小并不一致，这就会出现传送带各个点的张力不同的现状，若用电机进行驱动时，表面张力很可能就会越来越大。
（3）优势。通过变频系统来调节传统的驱动过程中出现的张力，减小阻力，从而使运输机皮带传送过程中正常进行。由于静态张力和动态张力的存在，当运输机启动时，静态张力会成倍增加，滚筒转速越来越快，导致系统更不稳定，容易使系统内部零件出现问题，甚至损坏。使用变频器技术可以通过调节电源的频率，使电机在启动时得到稳定的频率，从而使电机转速获得稳定的状态。控制运输机的启动时间，使运输机电流和速度从零开始逐渐达到稳定。通过这项技术，不仅可以减少运输机内电流的变化范围，还可以减少运输机皮带上的静态张力和阻力，从而增加运输机系统的使用年限。
将变频器技术运用到煤矿皮带运输中，可以改善传统煤矿运输机的控制系统，减少皮带传送机的动态张力和静态张力，能够使运输机维持稳定的电流、电压，使煤矿运输机皮带传送机以一定的功率源平稳运行。
结束语
变频调速未来发展前景良好，而且已经逐渐被人们所接受，应用于工业生产过程中。煤炭企业使用大功率电机的次数较多，利用相应的变频调节技术来提升电动机的工作效率，能够保证设备的精准度，还能够在一定程度上节省大量的能源，减少设备出现故障的次数，特别是随着变频技术不断的发展，技术不断的创新、改进，煤炭企业在发展过程中应该充分的使用变频调节技术，充分的利用变频调节技术来改善工况点，相关部门也需要加大推广力度，让更多的企业更好地认识变频调节技术，这样才能够结合自身的实际情况，更好地运用变频技术。
参考文献
[1]胡晨飞.关于煤矿皮带机变频器节能的探究[J].能源与节能，2015（7）：76-77.
[2]陈艳.带式输送机起动过程的优化设计[J].煤矿机械，2004（1）：7-9.
[3]刘慧敏.基于变频技术的煤矿皮带运输机调速系统的应用研究[J].机械管理开发，2017（6）:102-103.
论文作者:吴小刚
论文发表刊物:《电力设备》2019年第21期
论文发表时间:2020/3/16
标签：运输机论文; 皮带论文; 变频器论文; 系统论文; 煤矿论文; 过程中论文; 技术论文; 《电力设备》2019年第21期论文;