煤礦膠帶輸送機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)改造方案

陳鐵魁（平煤神馬建工集團(tuán)有限公司安裝處,河南 平頂山 467000）

煤礦膠帶輸送機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)改造方案

陳鐵魁
（平煤神馬建工集團(tuán)有限公司安裝處,河南 平頂山 467000）

摘 要：煤炭采掘行業(yè)是注重效率的典型產(chǎn)業(yè)，煤礦膠帶輸送機(jī)是運(yùn)輸過程中的主要設(shè)備，其運(yùn)行狀況的好壞直接影響著整個(gè)煤礦工藝的發(fā)展，利用變頻調(diào)速技術(shù)可以更好的分配機(jī)器效率，盡最大可能完成相關(guān)的運(yùn)輸任務(wù)。本文通過介紹變頻調(diào)速技術(shù)在膠帶輸送機(jī)上的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析變頻電機(jī)在工作中的利用特點(diǎn)，提出初步的變頻調(diào)速改造方案，根據(jù)實(shí)際情況得到效率和經(jīng)濟(jì)方面的改善效果，對比分析其改造的可行性，為膠帶輸送機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)改造提出自己的看法，提高煤礦輸煤效率。

關(guān)鍵詞：煤礦膠帶輸送機(jī)；變頻調(diào)速；技術(shù)改造

0 前言

我國是個(gè)產(chǎn)煤大國，在進(jìn)行煤礦生產(chǎn)過程中，膠帶輸送機(jī)起著十分關(guān)鍵的作用。礦井中只有立井提升過程不需要膠帶運(yùn)輸機(jī)，其他環(huán)節(jié)都需要輸送機(jī)的參與，尤其是主斜井處的輸送機(jī)，其責(zé)任重大，較長的輸送距離和較陡的坡度都直接影響著輸送機(jī)的壽命，從停歇狀態(tài)變化到運(yùn)行狀態(tài)過程中需要較大的轉(zhuǎn)矩，常用的啟動(dòng)方法有調(diào)速型液力耦合器、軟啟動(dòng)、CST，其中調(diào)速型液力耦合器的應(yīng)用技術(shù)較為全面，但是其針對性太窄，對于啟動(dòng)過程費(fèi)用較低且性能不錯(cuò)，但是不能完成對輸送機(jī)整個(gè)過程的調(diào)控。

變頻調(diào)速技術(shù)在膠帶運(yùn)輸機(jī)上使用可以很好的解決上述問題，自從大約三十年前應(yīng)用以來，實(shí)踐證明了其可以完全替代其他軟啟動(dòng)裝置，并且能夠通過通信接口來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目標(biāo)，高校性能和后期較低的維修率使其逐漸成為煤礦膠帶輸送機(jī)軟啟動(dòng)的主要應(yīng)用設(shè)備。

1 變頻調(diào)速技術(shù)在膠帶輸送機(jī)上的應(yīng)用現(xiàn)狀

煤礦膠帶輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)大部分是統(tǒng)一的，一般都是三相異步電動(dòng)機(jī)與液力耦合器連接，并且是同軸連接，然后經(jīng)由減速箱傳遞到滾筒，通過滾筒摩擦力作為動(dòng)力，帶動(dòng)膠帶工作。啟動(dòng)是膠帶輸送機(jī)的關(guān)鍵步驟，一般是通過軟啟動(dòng)器來執(zhí)行的，在啟動(dòng)后電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在固定的頻率，經(jīng)過動(dòng)力傳遞器——液力耦合器傳遞，直到膠帶輸送機(jī)。電機(jī)在膠帶輸送機(jī)啟動(dòng)后是將恒速運(yùn)行，如果要調(diào)整調(diào)節(jié)膠帶的速度，調(diào)節(jié)液力耦合器的機(jī)械效率是最直接方法。膠帶輸送機(jī)通過驅(qū)動(dòng)滾筒牽引膠帶運(yùn)動(dòng)，膠帶通過摩擦力帶動(dòng)物料在支撐托輥上運(yùn)動(dòng)。作為一種具有彈性的材料，膠帶是可以儲(chǔ)存大量的勢能的，這種特點(diǎn)在在輸送機(jī)停止和運(yùn)行時(shí)有很好的體現(xiàn)，這種特點(diǎn)就決定了膠帶輸送機(jī)的啟動(dòng)方式，即軟啟動(dòng)方式。

目前，在國內(nèi)的煤礦中，凡是采用軟啟動(dòng)的一般都是應(yīng)用的液力耦合器。首先，在啟動(dòng)的時(shí)候要把機(jī)械的機(jī)械效率調(diào)整為零，保證電機(jī)再啟動(dòng)的時(shí)候是空載的。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候電流是很大的，這種情況會(huì)對電動(dòng)機(jī)本身造成損傷，比如內(nèi)部零件發(fā)熱和機(jī)械沖撞嚴(yán)重，還可能導(dǎo)致電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，盡管現(xiàn)在采用了一系列的方法，但效果不明顯。在膠帶機(jī)應(yīng)用液力耦合器進(jìn)行軟啟動(dòng)的時(shí)候，啟動(dòng)時(shí)間相對較短，加載力很大，這樣非常容易導(dǎo)致皮帶老化以致斷裂，這樣就對膠帶的要求非常高，同時(shí)，液力耦合器在工作很長時(shí)間后，內(nèi)部的油溫會(huì)升高，對應(yīng)的金屬部件發(fā)生磨損，效率不穩(wěn)定，這些情況會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，維護(hù)成本增加，而且由于膠帶機(jī)不是單一機(jī)械帶動(dòng)，上述問題還會(huì)帶來功率不同步的問題。

2 膠帶輸送機(jī)啟動(dòng)方案比較

膠帶輸送機(jī)啟動(dòng)方案大體分為四種。直接啟動(dòng)；軟啟動(dòng)電動(dòng)裝置；電動(dòng)機(jī)和減速器之間加裝液力耦合器；使用變頻調(diào)速器。

（1）直接啟動(dòng)，由于沒有緩沖轉(zhuǎn)矩，輸送機(jī)軸部承受的轉(zhuǎn)矩力過大，導(dǎo)致傳導(dǎo)的不均勻，上部與下部的不同時(shí)運(yùn)行導(dǎo)致膠帶的局部堆積。這種啟動(dòng)方式在工程前期沒有很大的投資，但后期極容易發(fā)生機(jī)械故障，維修費(fèi)用較高。

（2）軟啟動(dòng)器在電機(jī)中的應(yīng)用可以很好的解決啟動(dòng)不平穩(wěn)的情況，轉(zhuǎn)矩力的明顯下降可以很明顯的延長電動(dòng)機(jī)和運(yùn)輸機(jī)的使用壽命，但是在進(jìn)行較大載荷時(shí)，容易發(fā)生跳變現(xiàn)象，對膠帶有很大的損害。從經(jīng)濟(jì)效益來說，其前期的投資比直接啟動(dòng)大些，但是能夠解決一定的啟動(dòng)問題，維修費(fèi)用較上一種少，但是其重載的劣勢直接導(dǎo)致其應(yīng)用的廣泛性。

（3）液力耦合器的使用可以使運(yùn)輸機(jī)較為緩慢的啟動(dòng)，直到轉(zhuǎn)矩到達(dá)某一臨界值時(shí)，機(jī)器開始運(yùn)行，這種較為暖慢的啟動(dòng)方式極容易造成皮帶的打滑，在煤礦運(yùn)輸中的危險(xiǎn)系數(shù)極高。其前期投資和軟啟動(dòng)差不多，但是其良好工況需保持較為干凈的環(huán)境，煤礦中的粉塵直接導(dǎo)致耦合器的加油的困難，漏油情況嚴(yán)重，極容易造成重大事故。

（4）在膠帶運(yùn)輸機(jī)上使用變頻調(diào)速，可以有很好的變頻范圍，兩個(gè)電機(jī)同步工作，通信信號(hào)采集系統(tǒng)可以及時(shí)反饋相關(guān)信息，把載重和帶速緊密相連，對于電能的節(jié)約明顯，提高了輸煤的效率，重載情況下緩慢啟動(dòng)，保證機(jī)器的安全。前期的投資較大是其主要缺點(diǎn)，但是節(jié)能效果明顯，維修費(fèi)用較低，長期來看綜合成本較其他啟動(dòng)方式低。

3 膠帶輸送機(jī)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)主要優(yōu)點(diǎn)

（1）膠帶輸送機(jī)系統(tǒng)的軟起動(dòng)得到真正實(shí)現(xiàn)。在應(yīng)用變頻器對膠帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，同時(shí)應(yīng)用變頻器自身的軟啟動(dòng)功能，做到將電機(jī)和膠帶輸送機(jī)的雙重軟起動(dòng)，這樣由于電機(jī)的啟動(dòng)較為緩慢，帶動(dòng)著膠帶輸送機(jī)的啟動(dòng)也是緩慢的，皮帶內(nèi)儲(chǔ)存的能量釋放同樣是緩慢的，這樣就可以減小輸送機(jī)在啟停時(shí)時(shí)零件內(nèi)部的沖擊力，將對皮帶的損害降到最小。

（2）在多電機(jī)帶動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)功率平衡。在運(yùn)用變頻器對皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，普遍應(yīng)用一拖一控制，而采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，為了實(shí)現(xiàn)功率的平衡，采用的為主從控制。

（3）變頻調(diào)速過程可以有很大的啟動(dòng)調(diào)節(jié)范圍，這就使啟動(dòng)過程對皮帶的拉力較小，減小皮帶的帶強(qiáng)，帶強(qiáng)的明顯降低可以很好的節(jié)約成本，選擇價(jià)格較低的皮帶進(jìn)行運(yùn)輸。同時(shí)較小帶強(qiáng)對設(shè)備的耗損也較小，輸運(yùn)機(jī)壽命也會(huì)因此而增強(qiáng)。

（4）節(jié)能效果明顯，調(diào)速器的使用可以很好的根據(jù)實(shí)際的運(yùn)載情況進(jìn)行電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，電能使用較為合理，較少的機(jī)械轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)提高了系統(tǒng)功率因數(shù)和系統(tǒng)效率，小負(fù)荷下轉(zhuǎn)速的調(diào)整可以很好的減少皮帶的磨損，延長其使用壽命。

4 結(jié)束語

變頻調(diào)速技術(shù)在煤礦輸運(yùn)機(jī)上的使用很好的解決了軟啟動(dòng)問題和重載啟動(dòng)情況，對于系統(tǒng)的效率有很大的提高，不但節(jié)約了電能，還在一定情況下減少了后期維修，節(jié)約了成本，相對于其他幾種啟動(dòng)系統(tǒng)，變頻調(diào)速有著很大優(yōu)勢，它是今后膠帶運(yùn)輸機(jī)裝置中主要應(yīng)用的啟動(dòng)系統(tǒng)，它對我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的貢獻(xiàn)巨大，具有很大的環(huán)保意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王超.變頻器在污水處理中的節(jié)能作用[J].中國資源綜合利用,2009(09).