張亞楠

（霍州煤電集團呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦，山西 呂梁 033200）

引言

該系統(tǒng)工作可靠，滿足皮帶輸送機安全穩(wěn)定運行與實時監(jiān)控調速的要求，節(jié)省了運轉時的電量消耗，減少了運行維護成本。變頻調速系統(tǒng)的應用，降低了皮帶輸送機的故障率，為企業(yè)產生了更多的經濟效益。變頻調速系統(tǒng)實現了煤礦行業(yè)帶是輸送機系統(tǒng)的軟啟動。

通過將電機和皮帶機的軟啟動合二為一，有效地減緩了在啟動時的振動以及對電網的沖擊，能夠將電機內的能量緩慢地釋放出來，減少之前由于巨大啟動力對皮帶的損害，能夠有效地實現輸送機多電機驅動時的功率平衡?？刂贫鄠€電動機驅動采取一拖一時采取主從的控制，以實現功率的平衡，加強電機與減速器之間的直接連接，減少液力耦合器這個環(huán)節(jié)。通過環(huán)節(jié)的減少，提高整個運輸機的系統(tǒng)效率[1-4]。

1 帶式輸送機變頻器

帶式輸送機自動變頻調速系統(tǒng)的核心是變頻器。變頻器是一種利用功率半導體器件的開關功能，用頻率和電壓可連續(xù)調節(jié)的交流電代替工頻交流電的電能控制裝置。

這一系統(tǒng)的優(yōu)勢主要是運用的BP 神經網絡建立起帶式輸送機煤流量，輸送帶速度和電能消耗為節(jié)能模型；基于遺傳算法和神經網絡對模型參數進行優(yōu)化，得到了煤流量和輸送帶速度的最優(yōu)匹配關系；利用模糊控制算法實現了帶式輸送機變頻調速的節(jié)能運行。實際應用表明，該系統(tǒng)可根據煤流量大小調節(jié)輸送帶速度，節(jié)能效果顯著。變頻器具有啟動電流小、啟動速度平穩(wěn)，啟動時間可調、對電網沖擊小、啟動性能可靠的優(yōu)點。這在煤礦行業(yè)不景氣的大環(huán)境之下，對煤礦行業(yè)的發(fā)展提供了一定的便利，不僅如此，這一種自動變頻調速系統(tǒng)還具有降低運輸帶損耗的優(yōu)勢，并且基于自動化的理念，這一種變頻器在工作時也能夠根據電機的負荷變化調運輸機的電源電壓和頻率。

2 變頻器優(yōu)勢

帶式輸送機是現代煤礦生產過程中主要運輸裝備。帶式輸送機一般由調交流變頻直流拖動、CST、固態(tài)軟啟動、液力偶合器、拖動等多種形式進行拖動。有在大型膠帶輸送機的多電機多滾筒驅動系統(tǒng)中，主要的驅動方式有直流驅動、交流變頻驅動和CST 驅動。煤礦井下帶式輸送機的技術要求是控制簡單、啟動特性好、調速性能好、啟動力矩大；易于形成防爆結構；運行可靠，維護費用低。直流電機由于不適合防爆結構，不能在井下使用。CST 的維護量和維護要求復雜，且價格較高，因此CST 在煤礦井下的應用較少。無速度傳感器矢量控制防爆變頻器的出現是煤礦帶式輸送機的最佳驅動設備。

具有優(yōu)越的軟啟動與軟停止功能，煤礦帶式輸送機驅動系統(tǒng)功能應以軟啟動和軟停止為首要目標。煤礦運輸膠帶本身彈性功能，在負載運行過程中有很大的慣性。帶式輸送機的啟動后加減速頻率越大，皮帶上儲存的能量就會越大，輸送機的機械系統(tǒng)受這些能量的釋放產生較大影響過載機械部分。防爆逆變器可任意調控帶式輸送機啟停/停止時間，可任意調節(jié)帶式輸送機啟動時的加速度和停止時的減速，啟動時可以匹配S 型進行帶式輸送機加減速調節(jié)，使帶式輸送機啟動和停止時對滾筒、減速機等機械產生的沖擊力較小。

重載平穩(wěn)啟動。帶式輸送機在煤炭運輸過程中隨時可能出現立即停止、重新啟動等生產要求，所以必須把膠帶輸送機“重載啟動”能力考慮在內。無速度傳感器矢量控制的應用，可輸出1.5～2 倍的額定轉矩TN進行低頻運行，“重載啟動”得到解決。重載啟動特性如下頁圖1 所示。

圖1 重載啟動特性

皮帶檢測功能。帶式輸送機為煤礦生產運輸系統(tǒng)主要裝備。運輸系統(tǒng)日常維護維修和例行巡檢主要是針對帶式輸送機，而低速帶式輸送機的檢查功能是帶式輸送機大修的主要要求。變頻調速系統(tǒng)是一種無級交流傳動系統(tǒng)。在空載帶試驗狀態(tài)下，變頻器可在5%～100%額定帶速范圍內調節(jié)電機在任意帶速下工作。

平衡功率。煤礦帶式輸送機系統(tǒng)由于輸送距離大多為雙滾筒驅動或多滾筒驅動，滾筒由電動機配合減速機驅動，為保證煤礦帶式輸送機系統(tǒng)的同步運轉。首需要同步啟動或停止。如果部分驅動系統(tǒng)出現故障，系統(tǒng)啟動/停機會受故障影響。為了保障煤礦帶式輸送機系統(tǒng)正常運轉，應保證滾筒和托輥之間的功率平衡。調整相應的兩個變頻器的速度配合兩臺電機之間的速度差，同時根據生產需要調整，增大或減小兩個驅動電機之間的電流差。因此，系統(tǒng)中的各驅動電動機的電流值，通過單獨的控制實現。各電動機轉速調節(jié)，各驅動電動機的電流值逐漸趨于平衡，從而實現運行動態(tài)功率平衡。

煤礦生產運輸帶式輸送機自動調速。受煤礦井下條件制約，煤炭出貨量時有不平穩(wěn)不均衡。膠帶式輸送機時有輕載、空載、高速運行的情況，給機械傳動系統(tǒng)和運輸膠帶造成非必要的磨損和電力資源的浪費，耗能遠大于實際需求，但由于煤炭生產需要，不能隨時停機帶式輸送機系統(tǒng)。使用單獨的控制系統(tǒng)測量前臺傳輸系統(tǒng)和本地傳輸系統(tǒng)的負載，以便在抑制后或提前控制逆變器的速度。自動調速適用于煤炭運輸負載不均均衡帶式輸送機，同時節(jié)約電能，減少帶式輸送機系統(tǒng)的設備空載、輕載、高速損耗，延長帶式輸送機及周邊設備的使用壽命，如圖2 所示。

圖2 自動調速

超長距離運輸多點驅動，機頭各變頻之間進行CANBUS 通信，實現主從功率平衡控制；中部各變頻之間進行CANBUS 通信，實現主從功率平衡控制；機頭、中部各設置PLC 防爆箱對局部變頻器進行速度給定與起?？刂?；機頭與中部之間的功率分配由兩臺PLC 防爆箱通過光纖以太網通信實現；機頭與中部之間的起停聯(lián)鎖及延時由兩臺PLC 防爆箱通過光纖以太網通信實現如圖3 所示。

圖3 超長距離運輸多點驅動

3 設備運行效果

1）減少人力：通過集中控制自動化改造，讓設備替換值班的司機和檢查人員，可以大大減少采煤帶巷道的工作人員。

2）節(jié)能：通過集中控制自動化轉換，控制主機根據收集的信號傳感器，可以實現煤與煤流打開帶，不能沿煤煤流打開帶，帶空自動停車功能，能有效減少電能的浪費帶式輸送機空轉。

3）提高效率：通過自動監(jiān)控和監(jiān)控，提高礦用采掘帶工作的穩(wěn)定性和可靠性，能有效減少設備因帶機空轉而造成的磨損，延長設備壽命，減少帶輥等耗材的消耗。

4 結語

作為礦井運輸的重要設備之一，輸送機常常會出現輸送帶磨損、高耗能以及投入成本較高的問題，而隨著帶式輸送機的改造，這些問題已經逐漸得到有效地解決。改造之后的帶式輸送機憑借著其軟啟動，操作方式十分簡單，保障礦井人員的人身財產安全以及礦井開采工作的順利開展，實現帶式運輸機運行的精準控制為礦井提高經濟效益取得有利保障。