高壓變頻器在煤礦皮帶機上的應用

李健

摘要：皮帶機是煤礦生產(chǎn)最重要的生產(chǎn)工具，其具有運輸量大，速度平穩(wěn)的特點，并且能夠在煤礦等復雜復雜環(huán)境下進行作業(yè)。而且其經(jīng)濟性也滿足煤礦的經(jīng)營要求。而現(xiàn)代煤礦皮帶機多采用高壓變頻器進行驅(qū)動，能夠達到高穩(wěn)定性、高運輸能力的效果，所以本文以煤礦皮帶機的控制要求為基礎(chǔ)，研究高壓變頻器在煤礦皮帶機上的應用。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器；煤礦皮帶機；調(diào)速；節(jié)能

引言

在煤礦生產(chǎn)中，皮帶機能夠在運輸過程中發(fā)揮到重要的作用，目前很多煤礦都利用皮帶機進行煤炭等物流的運輸工作。所以煤礦的生產(chǎn)效益和皮帶機的應用有很大的關(guān)系，而且皮帶機的運輸效率和能力越高，企業(yè)的效益也就越好。目前一些煤礦的皮帶傳輸系統(tǒng)仍舊采用傳統(tǒng)的調(diào)級方式，即串級調(diào)速的模式。這種調(diào)速模式雖然能夠滿足皮帶機運輸時的基本調(diào)速要求，但是存在著穩(wěn)定性能差、消水平高，并且由于其功率較低，所以運輸能力不高特點，無法發(fā)揮出皮帶機控制系統(tǒng)的最優(yōu)性能。并且根據(jù)國家節(jié)能減排，開展綠色經(jīng)營的要求，傳統(tǒng)皮帶機已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)及經(jīng)營的要求，所以高壓變頻機的應用可以實現(xiàn)這個目標。而且隨著科技的進步，高壓變頻控制技術(shù)也在不斷的完善，將其應用于煤礦皮帶機上也是相得益彰。

1 變頻電控系統(tǒng)分析

變頻電控系統(tǒng)是控制高壓變頻器的主要系統(tǒng)，它是由主控中心和高壓變頻器兩個部分組成。PLC是主控中心的核心控制器件，它是整個電控系統(tǒng)的信息處理中心，其主要作用是對系統(tǒng)控制工藝進行處理和分析，同時也承擔著整個系統(tǒng)的安全防護。操作人員可以通過控制器的顯示器來觀察主控中心的各種工況信息和數(shù)據(jù)，這樣就能夠控制并且觀察皮帶輸送機的靜態(tài)參數(shù)、動態(tài)參數(shù)，以及目前的運行趨勢等信息。其次，高壓變頻器是實現(xiàn)皮帶機調(diào)速的關(guān)鍵，相較于以往的串級調(diào)速模式，其主要采用高-高變換模式，在控制以及效率上有了顯著的提高，并且在控制算法、有源逆變技術(shù)、矢量控制技術(shù)等方面有了進步。

2 高壓變頻器在煤礦皮帶機上的應用方案

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

高壓變頻器應用在煤礦皮帶機上的時候，要看其在運行過程中的實際效果。這種效果也要根據(jù)實際的工況來判定。首先如果皮帶機在現(xiàn)階段需要運輸?shù)奈锪鬏^少，那么為了降低運行耗能就可以通過調(diào)速的方式來實現(xiàn)；其次如果運輸量達到飽和狀態(tài)，高壓變頻器就可以全速運行，滿足運輸效率的要求，并且提高煤炭的產(chǎn)量。所以對于高壓變頻器的應用要堅持節(jié)約成本以及綠色低耗的原則，并且在運行過程中不能夠?qū)ζC的電氣性能、運輸能力產(chǎn)生不利影響。這就需要在應用過程中綜合考慮現(xiàn)場的開采的量以及其他情況。運行方式可以選擇為“一拖一”即一臺變頻器拖動一臺電機，而“一拖二”主要是指一臺變頻器拖動兩臺電機，而且這兩種運輸方式要考慮到功率的問題。

而且高壓變頻器可以同時采用工頻和變頻兩種運行方式，并且這兩匯總運行方式可以相互轉(zhuǎn)換，以保證煤礦現(xiàn)場生產(chǎn)的連續(xù)性。所以操作人員要考慮到現(xiàn)場狀況，以確定何時采用工頻，何時采用變頻才能夠達到最好的經(jīng)濟效益。其中“一拖二”運行方式可以運用于飽和狀態(tài)以及其他狀態(tài)下的運輸情況，并且能夠達到降低能耗的目標，在提高生產(chǎn)效益的同時，減少損耗。主要是因為該種運行方式能夠根據(jù)煤炭輸送量的多少來進行頻率的自動調(diào)整，進而實現(xiàn)變頻調(diào)速。

2.2 系統(tǒng)功能

高壓變頻器在煤礦皮帶機上的系統(tǒng)功能也要達到生產(chǎn)和運輸?shù)囊?，第一，在皮帶機使用的時候，真正實現(xiàn)了皮帶機的軟啟動，在啟動的時候，皮帶機驅(qū)動電機，這時候高壓變頻器的變頻控制系統(tǒng)會立即控制電機以低頻大轉(zhuǎn)矩啟動，這樣就可以實現(xiàn)皮帶機控制系統(tǒng)的軟啟動，這樣做的好處就是能夠有效延長電機的使用壽命，防止電機長期使用出現(xiàn)故障。

第二，在煤礦復雜的環(huán)境下，皮帶機運輸線路長，而且線路復雜，所以必須使用多個電機來帶動，要想保持皮帶機的穩(wěn)定運輸就可以利用高頻變頻器來實現(xiàn)，它可以使多個電機驅(qū)動時的功率平衡輸出。尤其是在采用“一拖二”的運行方式的時候，高壓變頻器所控制的兩臺電機能夠保持穩(wěn)定的電流、功率，保持運輸?shù)钠椒€(wěn)性。

第三，高壓變頻器還可以降低皮帶機的皮帶帶強，因為變頻器的啟動時間范圍能夠1-999秒內(nèi)進行隨意調(diào)節(jié)，而在實際現(xiàn)場中，變頻器的啟動時間一般被操作人員設(shè)定在60-200秒的范圍內(nèi)。這樣延長啟動時間也可以降低皮帶機的皮帶帶強要求，所以對于皮帶的帶強就不需要選擇太高的要求，只要滿足實際生產(chǎn)要求即可，從而間接地減少了設(shè)備的投資，提高了企業(yè)效益。

第四，高壓變頻器的使用降低了皮帶機的維護量。其操作逐漸走向自動化，而且程序的設(shè)定考慮了電機的保養(yǎng)和維修，傳統(tǒng)方式下電機的損耗嚴重，壽命短，維修和采購都需要消耗大量的資金，而高壓變頻器的運行可靠性和使用壽命能夠得到有效的保障。在軟啟動的應用下，降低了皮帶機在啟動過程中對于整個機械設(shè)備的沖擊，從而對電機、皮帶以及其他設(shè)備產(chǎn)生了有效的保護。

第五，國家提出節(jié)能減排，綠色經(jīng)營的口號，在高壓變頻器的應用過程中，能夠很好的實現(xiàn)節(jié)能的效果。以為它能夠根據(jù)煤倉煤量來對變頻器的輸出頻率進行調(diào)節(jié)，減少了電動機的功率損耗，從而節(jié)省了能源。

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