齊利民 趙新奇

（平煤股份四礦，河南 平頂山 476600）

一、變頻器在煤礦井下膠帶輸送機(jī)中應(yīng)用的功能優(yōu)勢(shì)

在傳統(tǒng)的煤礦生產(chǎn)模式下，膠帶輸送機(jī)通常是以液壓耦合器作為啟動(dòng)裝置的。此時(shí)，基于液壓耦合器的傳動(dòng)特點(diǎn)，膠帶輸送機(jī)在投用運(yùn)行中難免涉及到空載啟動(dòng)、功率不平衡等問(wèn)題，且容易引發(fā)皮帶斷裂、電機(jī)損壞等事故，難以達(dá)到經(jīng)濟(jì)性、安全性的工作效果。相比之下，將變頻器應(yīng)用到煤礦井下膠帶傳輸機(jī)當(dāng)中，能在很大程度上改善傳統(tǒng)時(shí)期的弊病問(wèn)題，從而為煤炭資源運(yùn)輸乃至整體煤礦作業(yè)的質(zhì)效強(qiáng)化提供支持。具體來(lái)講，其功能優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先，若采取液壓耦合器下人工控制的傳統(tǒng)方式，膠帶輸送機(jī)會(huì)在啟停瞬間發(fā)生很大的瞬時(shí)電流沖擊現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)組及其他零件內(nèi)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面影響，降低輸送機(jī)的耐久性與穩(wěn)定性。而在融合變頻技術(shù)后，變頻器可把直流電處理轉(zhuǎn)化為交流電，并為輸送機(jī)提供出小電流、慢速度的啟動(dòng)條件。這樣一來(lái)，便不會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)電流驟升的情況。同時(shí)，輸送機(jī)在較長(zhǎng)的加載周期內(nèi)，會(huì)將積蓄在膠帶中的能量進(jìn)行充分釋放，從而避免橡膠傳送帶受到過(guò)大張力影響，出現(xiàn)擠壓、形變、撕裂等故障。

其次，在變頻器的應(yīng)用支持下，膠帶傳輸機(jī)可通過(guò)驅(qū)動(dòng)頻率的動(dòng)態(tài)調(diào)整，將電機(jī)轉(zhuǎn)矩保持在相對(duì)穩(wěn)定、平衡的狀態(tài)當(dāng)中，進(jìn)而傳送帶在不穩(wěn)定工況下發(fā)生應(yīng)力堆積。此外，結(jié)合行業(yè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，利用變頻技術(shù)將膠帶傳輸機(jī)維持于低頻運(yùn)轉(zhuǎn)，通常能將變頻器輸出力矩控制為額定力矩的兩倍左右，以此進(jìn)一步為膠帶輸送機(jī)的平穩(wěn)加載與安全作業(yè)提供保障。由此，傳送帶在運(yùn)行過(guò)程中可能遭遇的風(fēng)險(xiǎn)隱患將顯著減少，采煤作業(yè)對(duì)傳送帶的質(zhì)量要求也會(huì)隨之降低，相關(guān)人員便能在保證機(jī)械應(yīng)用與工作質(zhì)效的前提下，選擇強(qiáng)度適宜、價(jià)格更低的傳送帶部件。

最后，在智能控制技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)等現(xiàn)代科技蓬勃發(fā)展的背景下，變頻器可表現(xiàn)出智能化、自動(dòng)化、無(wú)極化的變速特點(diǎn)。所以，將變頻器應(yīng)用到煤礦井下膠帶輸送機(jī)體系中，還能保證輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與具體工況、環(huán)境的動(dòng)態(tài)匹配，并對(duì)故障風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行自動(dòng)反饋，達(dá)到節(jié)約電能資源、延長(zhǎng)設(shè)備壽命、降低故障影響等積極目的。

二、變頻器在煤礦井下膠帶輸送機(jī)中應(yīng)用的實(shí)踐要點(diǎn)

（一）膠帶輸送機(jī)控制機(jī)制的綜合運(yùn)用

現(xiàn)階段，為了達(dá)到更好的變頻效果，通常依托PLC技術(shù)或PID技術(shù)進(jìn)行膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行控制。

其中，PLC技術(shù)主要以位于中控室的PLC控制系統(tǒng)為核心，并通過(guò)安裝在變頻器中的組態(tài)軟件對(duì)皮帶輸送機(jī)實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)控。在此背景下,PLC系統(tǒng)在獲得監(jiān)控軟件傳回的工況信息后，便會(huì)將其與預(yù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行比對(duì)，并據(jù)此向變頻器發(fā)出啟停指令，以此驅(qū)動(dòng)膠帶輸送機(jī)的電機(jī)組進(jìn)行勻速啟動(dòng)、同步控制等操作。同時(shí)，PLC系統(tǒng)還具備可靠的信息記錄與風(fēng)險(xiǎn)告警功能。當(dāng)通過(guò)監(jiān)控組件感應(yīng)到膠帶輸送機(jī)存在過(guò)載、過(guò)流、皮帶跑偏、皮帶堆煤等故障問(wèn)題后，PLC系統(tǒng)可在引導(dǎo)變頻器發(fā)出停機(jī)動(dòng)作的同時(shí)，發(fā)出界面提示、信息傳輸?shù)葓?bào)警信號(hào)，以此提醒相關(guān)人員及時(shí)進(jìn)入煤礦井下施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)膠帶輸送機(jī)進(jìn)行維修處理。此外，市面上一些基于PLC技術(shù)的變頻器還配備有煤流感應(yīng)裝置，可支持PLC系統(tǒng)根據(jù)傳送帶上方煤炭流量的具體情況，對(duì)傳送帶的運(yùn)行速度實(shí)施自動(dòng)化、適宜化調(diào)整，以確保膠帶輸送機(jī)運(yùn)行功率與施工需求的充分匹配，達(dá)到保質(zhì)、節(jié)能的機(jī)械設(shè)備應(yīng)用效果。

PID技術(shù)則以膠帶輸送機(jī)的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)作為感應(yīng)對(duì)象，再通過(guò)變頻器對(duì)膠帶輸送機(jī)的工況進(jìn)行自動(dòng)控制。在設(shè)備的運(yùn)行實(shí)踐中，裝載于變頻器的PID單片機(jī)會(huì)對(duì)輸送機(jī)電機(jī)組在電流、電壓、轉(zhuǎn)矩等方面的實(shí)際輸出值進(jìn)行采集，并運(yùn)算其與給定值之間的偏差，從而依據(jù)這一偏差發(fā)出調(diào)整指令，使電機(jī)始終維持在標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定的狀態(tài)當(dāng)中。在調(diào)整完成后，PID單片機(jī)會(huì)進(jìn)一步采集電機(jī)組的輸出數(shù)據(jù)，并由此形成線性的閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠帶輸送機(jī)的持續(xù)控制，避免其出現(xiàn)空載、過(guò)載等負(fù)面現(xiàn)象。

但需要注意的是，在引入自動(dòng)控制機(jī)制的同時(shí)，相關(guān)人員仍應(yīng)保留膠帶輸送機(jī)原有的啟動(dòng)電氣柜作為工頻旁路。這樣一來(lái)，即便變頻器本身出現(xiàn)了故障問(wèn)題，相關(guān)人員也能利用傳統(tǒng)手段進(jìn)行膠帶輸送機(jī)的應(yīng)急控制，從而實(shí)現(xiàn)人工操作與自動(dòng)機(jī)制的“雙保險(xiǎn)”。

（二）膠帶輸送機(jī)控制參數(shù)的合理設(shè)計(jì)

在明確選擇變頻器的技術(shù)類型后，相關(guān)人員還需對(duì)其控制參數(shù)、控制流程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以確保變頻器及控制系統(tǒng)保有科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)行依據(jù)。例如，某基于PLC變頻器的膠帶輸送機(jī)控制設(shè)計(jì)部分如下：

第一，對(duì)膠帶輸送機(jī)進(jìn)行通電檢查，在確認(rèn)啟動(dòng)條件充分滿足后，有PLC系統(tǒng)向變頻器發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)組運(yùn)行。當(dāng)電機(jī)組的運(yùn)行頻率由0Hz勻速爬升至50Hz時(shí)，停止頻率增長(zhǎng)，此時(shí)傳送帶的傳動(dòng)速度為每秒4.5m；第二，當(dāng)通過(guò)GEJ30、GSC200、GUJ30等傳感裝置檢測(cè)到輸送機(jī)存在探桿軸轉(zhuǎn)角度超過(guò)10°、動(dòng)輪速度低于標(biāo)準(zhǔn)值25%、發(fā)生堆煤故障等情況時(shí)，PLC系統(tǒng)分別采取界面及指示燈告警、切斷電源、延遲滾球閉合等指令策略；第三，在停機(jī)情況下，通過(guò)傳感器對(duì)傳送帶進(jìn)行檢測(cè)，若確認(rèn)煤料全部卸載完成，則勻速將輸送機(jī)電機(jī)組頻率由50Hz降至0Hz，最終進(jìn)行閘瓦抱閘。

三、結(jié)論

總而言之，將變頻器應(yīng)用到煤礦井下皮帶輸送機(jī)的優(yōu)化改造當(dāng)中，能顯著提高皮帶輸送機(jī)的控制優(yōu)質(zhì)性與運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)性，從而使皮帶輸送機(jī)持續(xù)處在安全、高效、經(jīng)濟(jì)的良性工作狀態(tài)當(dāng)中，為煤礦施工提供出理想化的設(shè)備支持。