摘要：变频器越来越广泛地被应用在工业生产过程中，是由于它不仅可以有效减少电能浪费，而且能够起到保护电路的作用。就当前我国对煤矿带式输送机的应用现状来看，在与变频器结合使用的时候仍然存在着一些问题，极大地影响了我国煤矿输送能力的提高。为了在保证煤矿开采安全的基础上提高煤矿生产所创造的效益，就必须要提高煤矿运输时的稳定性。
关键词：变频器；胶带机；拖动；应用；分析
1导言
近年来，变频器以其优越的调速性能和显著的节能效果，已广泛应用于各类矿井胶带机的电气控制系统中。但胶带机变频器由于长时间连续运转，以及受矿井温度、湿度、煤尘、电磁干扰等工作环境的影响，在工作过程中逐渐暴露出了一些问题，影响变频器的正常工作和使用寿命。
2变频器在煤矿胶带输送机上的应用优势
2.1保证煤矿胶带输送机起动的稳定性
传统的煤矿胶带输送机，在起动时整个系统的工作状态稳定性并不高。煤矿胶带输送机在起动时并不是整个系统同时起动，而是分级进行起动。煤矿胶带输送机的起动原理是，当位于相同起动级上的输送带两端所受到的拉力总和大于静摩擦力时，就能使该级输送带起动，同时静摩擦力变为滑动摩擦力，相应的带段由于受到张力的作用而处于运动状态。因此，保证煤矿胶带输送机在起动时的稳定性，对于整个煤矿运输系统安全性的提高都是十分必要的。正是因为变频器具有任意调节起动时间的功能，才能够有效保障胶带输送机起动时间的随机性与稳定性。除此以外，为了防止起动、停机时对输送机内部造成的损坏，还可以采用类似于S型减速设计或者加速设计等方法，对胶带输送机的起动程序进行模块化设计。
2.2保证煤矿胶带输送机运行功率的平衡性
驱动煤矿胶带输送机的设备可分为，双滚筒和多滚筒两种。但无论是哪一种驱动方式，所需要电机的数量都由滚筒数量来确定。对于胶带输送机的起动来说，必须要保证各带段滚筒的同步起动和停机，避免在电路故障时造成不必要的人员伤亡及财产损失。因此，提高煤矿胶带输送机在运行过程中的协调性以及同步性十分重要，这也就对胶带输送机运行时功率的平衡性提出了更高的要求。在应用变频器对输送机的输送速度进行调整时，可将变频器分别连接到电机上，然后通过调节电机的电流大小，实现对输送系统中传送速度以及稳定性的控制。为了使胶带输送机的运行功率处在一个相对平衡的状态，可以采用先调电流值、再调传输速度的方式，使输送机中的滚筒驱动处在相对平衡的动态变化范围中。
3变频器在煤矿胶带输送机中的应用分析
3.1变频器在输送机起动过程中的应用
变频器在输送机起动过程中的应用可以通过S型加速或减速曲线实现。在胶带输送机中最为常用的是，由一个中心控制器作为输送系统的主要驱动设备，实现对输送系统中多台辅助设备的控制。这一功能是依靠可编程逻辑控制器实现的，即根据煤矿的输送需要编写相应的程序输入到输送系统的核心控制设备中，然后对主驱动器的运行参数进行设置，并把主驱动器作为脉冲信号反馈信息的接收设备。在接收到的信号经过控制系统分析后，就能调用相应的程序对辅助驱动器发出指令，从而实现主驱动设备与辅助驱动设备的同步工作，保证输送系统中电流的稳定性与运行功率的平衡性。此时，S型曲线处于上升状态。当煤矿被运输到指定地点，并完成卸载操作时，可编程逻辑控制系统就会发出停机指令，然后由变频器进行缓慢减速动作。当速度降至一定范围内，输送系统中的各驱动设备就会自动断电，最终完成停机操作。
3.2变频器应用于输送机中的要点
将变频器应用到煤矿胶带输送机中，应该注意以下几个方面。第一，降低变频器产生高次谐波的可能性。在连接变频器的电路中，应该根据变频器的实际容量以及工作环境，来考虑是否要加装电抗器，以避免变频器所产生的谐波被返回到电网中，从而对电路中其他用电设备造成危害。第二，注重对变频器保护功能的完善。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆虽然说变频器具有保护电路、节约电能的特点，但是它在对电路的缺相保护尚不健全，通过在变频器中加装断路器即可实现对变频器保护功能的完善，降低由于电路负荷过大、电路故障等问题造成安全事故的可能性。第三，注重煤矿胶带输送机改装过程中的散热问题。电路过热是输送机运行过程中的一大安全隐患。变频器在工作过程中，出现故障的几率与电路温度升高的程度成正比关系，使用时间的长短也会随着电路温度的增高而快速缩短。当变频器的温度上升10℃以上时，其使用时间就会减少一半。因此，如何高效地利用风冷、水冷来提高变频器在使用中的散热性能，对于变频胶带机的维护显得尤为重要。
3.3变频器对胶带输送机工作效率的提高
变频器对煤矿胶带输送机工作效率的提高，主要是通过提高驱动设备的工作效率来实现的。相对于传统的胶带输送机而言，变频器在提高工作效率方面的优势十分明显。首先，实现了对输送系统中各驱动设备振动频率的统一调节，有效降低了胶带输送机运行过程中产生谐波的可能性，减少了噪音污染。其次，变频器的任意可调速功能，实现了对煤矿胶带输送机起动过程中张力的减小，不论是滚筒，还是胶带，都大大延长了他们的使用寿命。最后，由于胶带输送机在运行过程中很少出现满载的情况，因而，将变频器应用于胶带输送机，依旧能起到较好的节能作用。除此之外，结合以太网的应用，变频器控制的胶带机在生产过程中出现程序性或者非关键性故障时，胶带机维护人员可以不到生产现场，而通过远程修改、调试程序或者虚假故障屏蔽等手段，迅速处理实际生产中遇到的困难，大大缩短故障抢修时间，对于年产量过千万的神华矿井群而言，生产的高效性和严格的开机率控制是非常重要的。总的来说，变频器在胶带输送机上的应用，极大地降低了相关设备的维修难度，有效减少了设备出现故障的可能以及其维护成本，为煤矿主运输工作的高效开展提供保障。
4应用注意事项
一是电抗器的作用是防止变频器产生的高次谐波通过电源输入回路返回到电网,从而影响其它受电设备。应根据变频器的容量大小决定是否需要加电抗器。二是滤波器安装在变频器的输出端,为了减少变频器输出中的高次谐波。当变频器与电动机的距离较远时,应该安装滤波器。三是变频器具有各种保护功能,但它在缺相保护方面并不完美。断路器可在主回路中起到过载、缺相等保护作用,变频器选型时可按照变频器的容量选择使用断路器。变频器自身所带的过载保护可代替热继电器保护。
5变频调速与传统驱动性能的比较
传统上,煤矿胶带机多采用液力偶合器传动。随着电力电子技术的发展,变频器的应用得到了高速发展。根据运行实践,笔者认为胶带输送机采用变频调速系统与其它传统驱动系统比较具有不可比拟的优势：一是PWM调制实现调频调幅同步,保证了设备的安全,并有效地抑制了谐波和噪声。二是虽然胶带机属于恒转矩负荷,其变频节能效果不如平方转矩负载的风机、泵类好,但由于煤矿生产的特殊性,胶带机满载的时间较短,故其调速节能效果还是较明显的。根据实测,采用变频调速系统后,电耗较恒速运行方式下降30%以上。三是变频调速能降低胶带机启动时的动张力,减少滚筒、带面的起动磨损,延长胶带寿命,相应地增加胶带机的服务年限。
6结论
变频器在神东煤炭集团公司的带式输送机控制中的应用已超过10年,运行结果表明:采用变频器调速驱动的胶带机输送系统具有运行稳定、可靠性高、程序修改灵活、操作方便等特点,为矿井长期稳定地生产运行起到了非常重要的作用,为集团公司“安全高效”的生产方针提供了强有力保障。
参考文献：
[1]林燕霞.变频器在胶带机控制上存在的问题及对策[J].电子技术与软件工程,2015(22):141.
[2]闫玉会.浅析防爆变频器在煤矿胶带输送机上的应用[J].山东煤炭科技,2011(03):34-35.
[3]崔广阔.大功率变频电机在煤矿井下胶带机上的实现[J].中国新技术新产品,2009(21):161.
[4]马永海,马洪伟.变频调速系统在煤矿胶带运输机上的应用[J].露天采矿技术,2009(05):60-62.
[5]张更业.变频器调速驱动系统在煤矿胶带机输送系统中的应用[J].工矿自动化,2007(02):87-90.
[6]孙文志.煤矿胶带机变频器PID闭环控制系统的应用实践[J].工矿自动化,2006(03):72-74.
论文作者:李白
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：变频器论文; 胶带论文; 煤矿论文; 输送机论文; 过程中论文; 胶带机论文; 电路论文; 《电力设备》2018年第17期论文;