煤礦膠帶輸送機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)改造分析

刁云飛

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)左云草垛溝煤業(yè)有限公司， 山西 大同 037102）

引言

煤礦膠帶輸送機(jī)一般屬于三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其在與液力耦合器連接以后，經(jīng)過(guò)減速箱的減速，再由滾筒來(lái)帶動(dòng)機(jī)械工作。而該種類型的輸送機(jī)的啟動(dòng)通常是由軟起動(dòng)器來(lái)完成的，對(duì)于速度的調(diào)整則主要依靠液力耦合器所產(chǎn)生的機(jī)械效率。但這種運(yùn)行模式存在一定問(wèn)題，對(duì)于機(jī)械當(dāng)中的膠帶強(qiáng)度要求較高，也可能在運(yùn)行當(dāng)中存在膠帶斷裂的情況，造成安全事故。為了增加機(jī)械的穩(wěn)定性，將變頻調(diào)節(jié)器技術(shù)應(yīng)用到膠帶輸送機(jī)當(dāng)中，完成對(duì)該機(jī)械設(shè)備的技術(shù)改造。

1 膠帶輸送機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)原理

變頻技術(shù)是微機(jī)技術(shù)以及電子技術(shù)的融合，在與電機(jī)傳動(dòng)技術(shù)的集成當(dāng)中形成機(jī)電一體形式的綜合技術(shù)。而變頻技術(shù)就是利用電力半導(dǎo)體的相關(guān)期間將原本的工頻電源轉(zhuǎn)化為另一種頻率的工頻，該種對(duì)于電能進(jìn)行控制的裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓的轉(zhuǎn)換，將交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，再通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)化為頻率，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速和受到變速控制[1]。該種綜合性技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的自動(dòng)化變化，讓電動(dòng)機(jī)在變速的時(shí)候變得平滑穩(wěn)定，能夠有效地提升機(jī)械工作效率，節(jié)省能耗。

2 煤礦膠帶輸送機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)改造方案

通常膠帶輸送機(jī)的起動(dòng)有四種方式：包括直接啟動(dòng)、減速器配合電動(dòng)機(jī)與液力耦合器進(jìn)行啟動(dòng)、電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)、變頻調(diào)速啟動(dòng)。為了提升煤礦膠帶輸送機(jī)的工作效率，利用變頻調(diào)速器對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造。

2.1 起動(dòng)方式比較

直接啟動(dòng)方式下，設(shè)備的轉(zhuǎn)矩較大，但是在傳導(dǎo)過(guò)程中會(huì)存在傳導(dǎo)不均勻的情況，并且設(shè)備的尾部反應(yīng)比較慢，傳導(dǎo)煤礦的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)膠帶底部大量堆積。液力耦合器啟動(dòng)需要膠帶機(jī)進(jìn)行帶動(dòng)，而當(dāng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到一定程度時(shí)，膠帶才會(huì)在摩擦力的帶動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)，該種方式下的起動(dòng)會(huì)出現(xiàn)膠帶打滑的情況，對(duì)膠帶的強(qiáng)度和厚度要求都非常精準(zhǔn)，比較容易出現(xiàn)安全事故。電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的方式相比于前兩種方式更加平穩(wěn)，且轉(zhuǎn)矩也比較低，能夠減少設(shè)備變速的沖擊，電動(dòng)機(jī)以及膠帶機(jī)等相關(guān)的設(shè)備系統(tǒng)能夠延長(zhǎng)使用壽命，對(duì)器件的耗費(fèi)相對(duì)較小[2]。一旦出現(xiàn)重載會(huì)出現(xiàn)突然跳閘的情況并且無(wú)法起動(dòng)，對(duì)膠帶機(jī)造成一定的沖擊磨損。變頻器起動(dòng)的方式對(duì)于機(jī)械的調(diào)速控制更加緊密，能夠保持轉(zhuǎn)矩不變，并且在機(jī)械出現(xiàn)重載的情況下保持緩慢起動(dòng)的狀態(tài)，避免對(duì)膠帶機(jī)造成沖擊。而且在變頻器的調(diào)解下，雙電機(jī)能夠保持同步，配合傳感器可以根據(jù)機(jī)械運(yùn)送煤礦的數(shù)量自行調(diào)解速度，有效地節(jié)約能耗。從上述起動(dòng)方式的對(duì)比可以明確得出，利用變頻器進(jìn)行膠帶輸送機(jī)的起動(dòng)方式更好。

2.2 案例分析

以陜西省榆林市某煤礦兩臺(tái)膠帶輸送機(jī)設(shè)備為研究案例。兩臺(tái)設(shè)備原油的起動(dòng)方式為液力耦合器起動(dòng)，并且在液力耦合器的配合下進(jìn)行變頻調(diào)速。經(jīng)過(guò)工程作業(yè)發(fā)現(xiàn)該種調(diào)速方式不僅僅效率低下，而且對(duì)設(shè)備造成一定的損傷。在了解變頻器的起動(dòng)效果以后，決定利用型號(hào)為CHV100-630-12的變頻器對(duì)兩臺(tái)機(jī)器進(jìn)行改造，并且明確了改造的關(guān)鍵性技術(shù)。

本次改造先制定了直流母線的相關(guān)方案，并且明確了下垂控制功能，期望在技術(shù)改造完成以后，在兩臺(tái)變頻器的帶動(dòng)下，膠帶輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)能夠保持輸出功率平衡，避免運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)壓或者是過(guò)流問(wèn)題。本次技術(shù)采用了多點(diǎn)V/F曲線來(lái)了解設(shè)備的轉(zhuǎn)矩，對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行提升，以便于解決重載狀態(tài)下出現(xiàn)的跳閘或者是無(wú)法起動(dòng)問(wèn)題。利用多段速來(lái)對(duì)速度進(jìn)行調(diào)解，促使在煤炭運(yùn)輸量較小的情況下，能夠自動(dòng)降低輸送速度，節(jié)約能耗[3]。在兩臺(tái)設(shè)備當(dāng)中還安裝了故障輸出信號(hào)以及相關(guān)運(yùn)行信號(hào)，確保在設(shè)備出現(xiàn)故障以后發(fā)出信號(hào)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行停機(jī)保護(hù)，便于維護(hù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修。改造前后設(shè)備參數(shù)對(duì)比如表1所示。

2.3 技術(shù)改造效果

在利用變頻裝置對(duì)兩臺(tái)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造以后，煤礦膠帶輸送機(jī)工作效果明顯。其已經(jīng)能夠順利實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)或者是軟停止，隨意控制好設(shè)備停止或者是起動(dòng)的時(shí)間，并且對(duì)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)控和設(shè)置，減少了膠帶機(jī)所受到的沖擊，回收制動(dòng)能量。在改造完成以后，設(shè)備具有了重載能力，即使在運(yùn)行中設(shè)備出現(xiàn)不可抗力故障而突然停止，也能夠保持設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定，降低出現(xiàn)故障的概率。本次技術(shù)改造當(dāng)中還利用了無(wú)速度傳感矢量控制技術(shù)，對(duì)低頻運(yùn)行進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制，避免重載起動(dòng)可能發(fā)生的故障問(wèn)題。膠帶輸送機(jī)還具有了聯(lián)動(dòng)和功率分配的功能，當(dāng)多臺(tái)機(jī)器一起工作的時(shí)候，設(shè)備系統(tǒng)當(dāng)中將自動(dòng)檢測(cè)電機(jī)當(dāng)中的電流，并對(duì)電流根據(jù)工作情況進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)電機(jī)功率的平衡。3 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用變頻技術(shù)對(duì)大功率設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，有效地提升了設(shè)備的運(yùn)行效率，使煤炭企業(yè)達(dá)到省電的目的。目前，變頻調(diào)速的技術(shù)改造使膠帶輸送機(jī)更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)了軟起和軟停，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率輸出，轉(zhuǎn)變?cè)偷暮闼龠\(yùn)行狀態(tài)，在自動(dòng)化的方向上又邁進(jìn)了一步。

參考文獻(xiàn)

[1]暴瑞卿，盧巖，王玉超，等.常興煤業(yè)主膠帶輸送機(jī)變頻改造設(shè)計(jì)[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，33（9）：1 226-1 229.

[2]孫學(xué)政.變頻技術(shù)在大型膠帶輸送機(jī)中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2014（25）：46-48.

[3]陳靜.大膠帶輸送機(jī)高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化，2010，36（6）：114-116.