摘 要：煤炭行業(yè)逐年發(fā)展，在多個(gè)方面均需改進(jìn)，尤以運(yùn)輸機(jī)為甚。傳統(tǒng)運(yùn)輸機(jī)效率低耗能高，所帶來的成本較高，因此急需引入變頻調(diào)速技術(shù)來提高運(yùn)輸機(jī)的效率降低能耗。變頻調(diào)速技術(shù)是一種新型的調(diào)速控速技術(shù)，其對速度安全穩(wěn)定的調(diào)節(jié)，對相關(guān)機(jī)械的保護(hù)，在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用均具有重大的意義。針對社會(huì)發(fā)展對變頻調(diào)速技術(shù)的需求，文章著重分析變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及在煤炭運(yùn)輸機(jī)中的應(yīng)用，以供大家參考。

關(guān)鍵詞：煤礦運(yùn)輸機(jī)；變頻調(diào)速；應(yīng)用

變頻調(diào)速技術(shù)是以電源頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速的正比關(guān)系作為原理基礎(chǔ)的，根據(jù)這種正比關(guān)系，通過改變輸入電源頻率的方式，達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，以實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。變頻調(diào)速技術(shù)是綜合了電力電子和微電腦控制技術(shù)的一種綜合性技術(shù)，具有較好的發(fā)展應(yīng)用前景。

1 煤炭運(yùn)輸機(jī)簡介

煤炭運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)是煤礦工業(yè)的重要環(huán)節(jié)，這要求煤礦運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。在傳統(tǒng)的運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)退倥ぞ匕l(fā)生變化時(shí)，運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的速度卻會(huì)保持穩(wěn)定不隨之發(fā)生變化。在整個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)中，不論是運(yùn)輸煤炭還是物資材料，運(yùn)輸機(jī)速度不隨扭矩變化而變化，僅僅是負(fù)載電阻產(chǎn)生一定的變化。除去這點(diǎn)，整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)中，傳送帶的速度也基本是固定不變的。從運(yùn)輸操作的方式來說，就是超低功率近零電源，在幾百米到幾千米的傳輸距離中，低速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有著很大的實(shí)際意義。煤炭運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)是很龐大而繁雜的系統(tǒng)，對技術(shù)集中程度很高。其中矢量系統(tǒng)能夠長期處于高性能和低耗能的狀態(tài)。煤炭運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)中的速度反饋，可以事先預(yù)定速度，通過監(jiān)測自動(dòng)調(diào)節(jié)扭矩，還可以根據(jù)實(shí)際情況加入張力測量等操作程序以完善控制過程，以便使整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)安全穩(wěn)定高效的運(yùn)行。

2 簡析變頻調(diào)速基本原理

變頻調(diào)速是通過改變輸入電源頻率以達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)速度的一種技術(shù)，其發(fā)展基礎(chǔ)就是電源頻率與電機(jī)速度的正比關(guān)系：n=60f（1-s）/p。式中，n代表電機(jī)轉(zhuǎn)速，f代表輸入電源頻率，s代表電機(jī)轉(zhuǎn)差率，p代表電機(jī)磁極對數(shù)。從式子中不難看出，在選定電機(jī)之后，電機(jī)轉(zhuǎn)差率s和電機(jī)磁極對數(shù)p都是固定值，唯一能引起電機(jī)轉(zhuǎn)速n發(fā)生改變的因素就是輸入電源頻率f。而且可以看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速隨輸入電源頻率增大而增大，隨輸入電源頻率減小而減小。此外，當(dāng)電機(jī)在額定功率下工作時(shí)，磁路狀態(tài)趨于飽和，主磁通增加會(huì)導(dǎo)致磁路狀態(tài)超過最大值，致使電機(jī)的工作效率下降，同時(shí)使負(fù)載能力降低。運(yùn)用變頻調(diào)速技術(shù)，可以有效避免磁路狀態(tài)超過飽和，從而使電機(jī)一直處于高效率的工作狀態(tài)。變頻調(diào)速系統(tǒng)是變頻調(diào)速技術(shù)的具體產(chǎn)物，變頻主體和電抗器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心，再輔以其他元器件，就組成了完整的變頻調(diào)速系統(tǒng)。完整的變頻調(diào)速系統(tǒng)由各個(gè)元件互相協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的速度調(diào)節(jié)以及故障控制。

3 變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀及特點(diǎn)分析

近些年隨著科技水平進(jìn)步，我國變頻調(diào)速技術(shù)也取得了重大發(fā)展成果，也有許多企業(yè)具備了生產(chǎn)變頻調(diào)速機(jī)械的技術(shù)與能力。目前國內(nèi)大部分變頻調(diào)速產(chǎn)品主要分為矢量控制和異步控制兩類。這兩類產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比，在效率與精度上都有不小的差距，所以市場占有率很低，致使國內(nèi)企業(yè)大多選用國外的變頻調(diào)速相關(guān)產(chǎn)品?？傮w上來說，變頻調(diào)速具有運(yùn)行穩(wěn)定精度高能耗低等特點(diǎn)。與其他傳統(tǒng)調(diào)速方式相比，變頻調(diào)速具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是變頻調(diào)速建立在矢量控制、轉(zhuǎn)差頻率控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等新理論的基礎(chǔ)上，技術(shù)發(fā)展日益深入成熟；二是超大規(guī)模集成電路和大功率電器元件逐步問世，為變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展奠定了物質(zhì)方面的基礎(chǔ)，是變頻調(diào)速技術(shù)得以有物質(zhì)基礎(chǔ)作為支撐；三是伴隨全球經(jīng)濟(jì)一體化信息一體化，世界范圍內(nèi)的技術(shù)交流越發(fā)方便，使變頻調(diào)速能夠快速革新技術(shù)，走在最前沿。

4 變頻調(diào)速技術(shù)在煤炭運(yùn)輸機(jī)中的應(yīng)用分析

煤炭運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)是由電氣和機(jī)械等系統(tǒng)組成的一個(gè)繁雜的系統(tǒng)，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度高，載荷重。因此在運(yùn)行過程中，由于啟動(dòng)制動(dòng)等操作手段會(huì)使傳送帶的動(dòng)態(tài)張力增大，致使傳送帶可能發(fā)生打滑。同時(shí)，由于動(dòng)態(tài)張力增大，傳送帶表面與滾筒之間產(chǎn)生大量摩損，使傳送帶與滾筒之間的摩擦阻力減小，導(dǎo)致傳送帶與滾筒的速度差增大，降低了傳送效率與安全性。

煤炭運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的工作程序，大致可以分為三步：起步階段所需時(shí)間，能夠影響傳送系統(tǒng)中靜態(tài)電阻對滾筒的驅(qū)動(dòng)，這是由靜態(tài)電阻驅(qū)動(dòng)動(dòng)滑輪的時(shí)間所決定的。在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，靜阻力消失，轉(zhuǎn)而變?yōu)閯?dòng)阻力，帶動(dòng)傳送帶開始運(yùn)動(dòng)。在靜阻力變?yōu)閯?dòng)阻力的過程中，傳送帶發(fā)生振動(dòng)，使得傳送帶橫截面的動(dòng)態(tài)張力增加，傳送帶速度變緩。在運(yùn)輸系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，這部分增加的動(dòng)態(tài)張力，在驅(qū)動(dòng)推動(dòng)的作用下，傳送到切入點(diǎn)并返回。在運(yùn)輸階段，由于系統(tǒng)達(dá)到額定功率與額定轉(zhuǎn)速，這個(gè)階段看似運(yùn)輸處于平穩(wěn)狀態(tài)，實(shí)則是不平穩(wěn)的。因?yàn)楣I(yè)中使用的交流電的性質(zhì)，致使傳送帶在啟動(dòng)時(shí)，傳送帶中產(chǎn)生了較大的動(dòng)態(tài)張力。由于傳送帶具有彈性和張性，在較大動(dòng)態(tài)張力的作用下會(huì)產(chǎn)生形變，并且在傳送過程中，傳送帶各處的張力是不同且不穩(wěn)定的。因?yàn)閭魉蛶г趩?dòng)前各段的靜阻力不一樣，隨著傳送帶逐步啟動(dòng)，就造成了傳送帶各處產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)張力也不一樣。比如傳送過程中的一段當(dāng)傳送帶兩端的拉力差大于自身阻力時(shí)，傳送帶才能夠啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。所以電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力變化時(shí)，傳送帶受到驅(qū)動(dòng)力變化的影響，表面張力很容易達(dá)到峰值。這和傳送帶長度、傳送帶材料性質(zhì)以及所受阻力等原因有關(guān)。對于這些問題，通過變頻調(diào)速系統(tǒng)改變傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式所帶來的阻力變化，消除傳送帶在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)張力，讓傳送帶運(yùn)行平穩(wěn)，是煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)提高效率與安全的最佳方式。

當(dāng)運(yùn)輸系統(tǒng)處于不穩(wěn)定的工作狀態(tài)下時(shí)，傳送帶不僅受到驅(qū)動(dòng)帶來的動(dòng)態(tài)張力，還會(huì)受到由速度變化而帶來的附加張力。運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)后，附加張力與動(dòng)態(tài)張力會(huì)形成疊加，這種情況會(huì)造成滾筒張力急速增大，讓運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)極不穩(wěn)定，嚴(yán)重的時(shí)候還可能引起部分零部件的損毀，導(dǎo)致系統(tǒng)無法運(yùn)行。對此，在運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)中加入變頻調(diào)速技術(shù)，通過變頻調(diào)速技術(shù)來控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。變頻調(diào)速系統(tǒng)可以改變輸入電源的頻率以改變電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)性質(zhì)，通過對時(shí)間范圍進(jìn)行事先計(jì)算，在啟動(dòng)時(shí)由零逐漸增大到額定的運(yùn)行速度。這樣的一個(gè)過程不會(huì)對電網(wǎng)造成負(fù)荷沖擊，并且啟動(dòng)十分穩(wěn)定，減小了傳統(tǒng)方式所產(chǎn)生的各種阻力，可以增加機(jī)械的使用期限，還可以減少對機(jī)械造成的損毀，避免了經(jīng)常檢修或更換。

此外，變頻調(diào)速系統(tǒng)可以進(jìn)行智能調(diào)速，通過對傳送帶上煤炭的總重監(jiān)測進(jìn)而對系統(tǒng)運(yùn)行速度進(jìn)行智能調(diào)控。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要是通過監(jiān)測，對實(shí)際情況進(jìn)行分析，根據(jù)需要將電機(jī)和運(yùn)輸系統(tǒng)合而為一，分步進(jìn)行啟動(dòng)，逐步消除傳送帶中存在的能量與張力，讓整個(gè)啟動(dòng)過程平穩(wěn)安全，同時(shí)還可減小傳送帶的損耗以及一些其他零部件的磨損。通過一些煤炭企業(yè)的實(shí)際使用情況來看，變頻調(diào)速系統(tǒng)可以切實(shí)降低運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的損耗，提高整個(gè)運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的使用期限，提升運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)輸效率與安全性。

5 結(jié)束語

總的來說，通過實(shí)踐證明變頻調(diào)速技術(shù)的實(shí)用性與高效性。在煤炭運(yùn)輸機(jī)中引入變頻調(diào)速技術(shù)之后，整個(gè)煤炭運(yùn)輸體系的效率與安全均得到了大幅提升，運(yùn)輸系統(tǒng)的能耗也有了明顯降低。此外，還為企業(yè)節(jié)約了成本，創(chuàng)造出更大的利益。

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