智能永磁伺服控制系統(tǒng)在煤礦帶式輸送機的應(yīng)用

張斌 王超 陳嬌 董艷艷

摘 要：隨著永磁材料性能的不斷提高和電機技術(shù)的發(fā)展，智能永磁伺服控制系統(tǒng)在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域得到了極其廣泛的應(yīng)用，這類控制系統(tǒng)在煤礦系統(tǒng)中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)為：高效節(jié)能、低噪聲、數(shù)字化、智能化。

關(guān)鍵詞：智能永磁伺服控制系統(tǒng)；帶式輸送機；高效節(jié)能；智能控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.066

1 引言

煤礦現(xiàn)有帶式輸送機系統(tǒng)通常采用異步電機+液力耦合器+減速機的模式驅(qū)動，經(jīng)過了解，目前煤礦輸送機的運行存在以下問題：

（1）皮帶機驅(qū)動主要采用“異步電機+液力耦合器+減速機”的傳統(tǒng)驅(qū)動方式。整體傳動效率低、能耗大；設(shè)備檢修和維護工作量大。

（2）控制方法上采用逆煤流起車，每次系統(tǒng)起動時，后部皮帶都要等前部皮帶運行全速后才開始起動，前部皮帶存在長時間空載等料現(xiàn)象。

（3）輸送機系統(tǒng)輸煤時不能按皮帶機實時的輕、重載工況進行區(qū)分調(diào)速，一直保持全速恒速運行。輕載和空載等非有效工作時間內(nèi)，設(shè)備同樣在快速磨損。

通過上述對煤礦皮帶機應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，結(jié)合煤礦對皮帶輸煤系統(tǒng)向高效節(jié)能發(fā)展和實現(xiàn)輸送機無人值守的控制要求，采用“智能永磁伺服控制系統(tǒng)”替代傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)已經(jīng)成為機械傳動行業(yè)的一次技術(shù)變革。

2 智能永磁伺服控制系統(tǒng)與煤礦用傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)對比分析

采用智能永磁伺服控制系統(tǒng)直接驅(qū)動皮帶機工作（永磁直驅(qū)電機系統(tǒng)效率>94%，較前者提高20-35%，如果進行調(diào)速控制，節(jié)能甚至達到50%），省去液力耦合器、齒輪箱，這樣可大大提高工作效率和運行成本，實現(xiàn)免維護。

表中：1、年按330天，每天20小時，每度電按均價0.7元計算。

3 智能永磁伺服控制系統(tǒng)介紹

智能永磁伺服控制系統(tǒng)系統(tǒng)由伺服控制器+永磁直驅(qū)電機組成，電機通過聯(lián)軸器直接帶動傳動滾筒轉(zhuǎn)動（如圖2所示）。此系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

（1）高效節(jié)能。電機效率達到一級能耗（IE4）標準，較“異步電機+減速機+液力耦合器系統(tǒng)“效率提高了20%以上，降低了電能浪費。

（2）散熱，防塵效果好。電機絕緣采用國際先進的真空灌封技術(shù)，有效解決變頻器供電造成的電機匝間短路問題。提高繞組整體機械強度、且防塵、防污效果明顯，在煤礦較惡劣的環(huán)境中，更能突出此系統(tǒng)的優(yōu)勢。

（3）實現(xiàn)軟起動、免維護。 智能永磁伺服控制系統(tǒng)運用變頻器控制起動，能實現(xiàn)系統(tǒng)傳動的緩慢勻速起動，避免了電機起動的瞬間大電流給電網(wǎng)帶來的沖擊，以及轉(zhuǎn)矩瞬時劇增給傳動系統(tǒng)帶來的機械沖擊，由此降低了系統(tǒng)的電網(wǎng)故障和機械故障，降低維護成本。

（4）完善的保護功能。能夠?qū)崿F(xiàn)對過壓、過流、欠壓、過熱等各種故障的保護，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

（5）安裝所需空間小。與傳統(tǒng)帶式輸送機驅(qū)動系統(tǒng)相比，永磁直驅(qū)系統(tǒng)在提高系統(tǒng)效率的同時，也為業(yè)主節(jié)省了大量的安裝空間，減少了硐室的開拓費用，見圖1。

（6）自動調(diào)速。根據(jù)負載的大小自動調(diào)節(jié)帶式輸送機速度。在煤礦系統(tǒng)應(yīng)用中，“煤多快轉(zhuǎn)，煤少慢轉(zhuǎn)”，使皮帶在煤量較少的時候降低皮帶運行速度，煤量增大時加快皮帶運行速度，從而實現(xiàn)帶式輸送機的節(jié)能運行。

4 結(jié)束語

隨著“低碳環(huán)?！钡睦砟钤诠I(yè)生產(chǎn)中的推廣，降低能量消耗以節(jié)約能源已成為輸送技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)科研工作的重要方向。

煤礦帶式輸送機經(jīng)過高效節(jié)能的“永磁直驅(qū)驅(qū)動方式”改造后，通過與智能伺服控制系統(tǒng)配合，將其與皮帶機各種保護傳感器、語音通訊、皮帶機張力檢測，用電參數(shù)檢測等通過工業(yè)環(huán)網(wǎng)與集控室智能輸煤系統(tǒng)控制主機結(jié)合，以PLC為核心實現(xiàn)系統(tǒng)軟件智能控制，可進一步提高輸煤系統(tǒng)效率，達到皮帶機智能控制和無人值守的控制目標。

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作者簡介：張斌（1986-），男，山東肥城人，助理工程師，本科，研究方向：散料輸送。