孙建卫
陕煤集团神木张家峁矿业有限公司 陕西 榆林 719306
摘要：随着煤炭工艺的不断进步，带式输送机以其多点启动、大功率以及长距离等优势被广泛应用至煤矿开采过程中。但带式输送机的启动摩擦力较大，经常处于满载运行状态，需要张紧输送带后才可以启动，并且会出现冲击载荷大，驱动电机出力不均等问题。因此，启动时应减小加速度，保证平稳性。在长距离运输中，带式输送机大多存在传动效率低，系统运行不稳定等问题，包括输送带断裂、输送带与液力耦合器磨损严重以及谐振跳带等方面。通过使用变频技术可以改变输送机的供电频率，提高整体的运输效率。且改造后可以任意调节系统的加速时间，满足软启动特点，延长了输送带的使用寿命，达到了明显的节能效果。
关键词：变频技术；带式输送机；远距离运输
引言
我国地产资源丰富，但赋存条件较为复杂，随着我国开采年限的不断增加，煤层开采的对象由覆存较为简单的煤层，逐步向着覆存条件较为复杂的煤层转化，煤矿开采难度不断增加。带式输送机作为矿山重要的机械设备，现在的带式输送机运输能力不断加强，运输距离不断增加，承载能力不断提升，使得其工作性能不断被优化。但在实际工作中，由于不同时间段的运输煤量的不同，使得带时输送机在运煤量较大时运输效率较高，而在运输煤量较小时，带式输送机的工作效率就有所降低，但是在实际运行过程中，由于其速度是恒定的，所以其效率一直不会发生改变，这样就造成在运量较小，或空载状况下出现带式输送机运行效率低下的问题，因此对带式输送机运行效率进行优化十分重要。
1带式输送机的工作原理
带式输送机构成部件主要有电机、减速器、滚筒、皮带、H架，托辊及安全保护装置，其驱动系统一般采用2台同功率电机同步驱动。一般电机转速较高，需通过减速器将转速调整至所需的皮带传送速度。减速器与皮带驱动滚筒连接，皮带通过张力与驱动滚筒形成静摩擦力，启动皮带电机后，电机旋转带动减速器旋转和变速，驱动滚筒旋转时带动皮带运行以达到运输的目的。
2变频控制技术的原理分析
对于变频控制技术来说，其充分发挥出电子半导体部件的作用，推动工频电源转化为其他工作电源、将工频交流电压转变为直流电压，结合逆变器装置的应用，达到调整原有频率及电压的效果，达到无附加损耗调速的效果。变频控制技术的性能主要通过变频器实现，重点完成对输出频率以及输出电压的控制，这是其他电机控制系统难以做到的。同时，变频控制技术还具有软启动以及通知的功能，促使电子与转子阻值的下降、无级变速、电能消耗降低成为现实。
3变频控制技术的优势
变频控制技术的优势主要体现在两方面，一方面可以使机电设备的运行更加平稳，另一方面可以使机电设备更加节能。煤矿大功率用电设备较多，在运行过程中会有大量的谐波进入到电网中，这会导致机电设备运行时出现一定的异常，例如振动加剧、发热。交流电源经过变频后波形更加标准，使交流电机在运行时更加平稳。此外，交流电机的转速与电源的频率呈线性关系，采用变频控制技术可以对电机进行无极调速，减轻设备在启停时的振动。节能是变频控制技术最大的优势。当电机的转速由N1变化到N2时，电机的输送功率P2/P1=(N2/N1)3。也就是说，当电机的转速降低10%时，电机的功率降低了27%。在很多情况下，煤矿机电设备并不能达到满负荷状态，例如皮带输送机等。变频调速技术在使用过程中能够按照机电设备的工作量对速度进行调整，当机电设备的负荷低时，可以利用变频控制技术降低电机的转速，这样可以节省大量的电能。经过统计，采用变频控制技术后，机电设备将节能30%～80%，这可为煤矿创造可观的经济效益。
4带式输送机变频系统结构组成
系统核心为变频器，利用计算机智能控制算法优化带式输送机的运行负荷，此变频系统可以平衡功率，具备良好的启停功能，在减少能耗、合理控制带式输送机运行速度的基础上，保证了运行效果。其主要结构包括给负载提供调压调频电源的主电路、将工频电源变换为直流电源的整流器、消除回路中谐波的平波回路、将直流功率变换为所要求频率功率的逆变器及变频器保护系统等多个部分。矿用隔爆交流变频器可以实现带式输送机的软启与软停，有效调节运行频率；带式输送机节能控制箱可以实现逻辑控制、通信处理与算法计算。
5变频调速系统运行流程
带式输送机开始运行后，系统随机对运行状态及荷载状态的数据信息进行采集分析，分析后判别当前状态是否满足带式输送机的运行条件，N表示不满足，Y表示满足。当不满足条件时，表示带式输送机当前状态存在安全隐患，紧急停机并发出警报；当满足条件时，变频调速系统会根据当前输送带的载荷状态进行变频调速，载荷量较大时，提高运输机的运输速度，载荷量减小后，随之降低运输机的运行速度。带式输送机变频调速系统根据输送带载荷量对运输机速度进行调控的方法，能够有效降低输送带磨损，减少能源消耗，并提高矿井运输效率。
6在皮带运输机中的应用
皮带运输机承担着运输煤炭或物料的任务，在煤矿生产中不可或缺。在传统的皮带运输机运行过程中，普遍使用交流电动机(工频拖动与耦合器配合)完成对煤炭与物料的运送，运行效率整体呈现出较低水平。同时，如果运送的物料重量增大，皮带的磨损程度会随之提升，容易出现故障问题，维修养护成本偏高。而依托变频控制技术的应用就能够解决上述问题，通过在皮带运输机中引入变频控制技术，能够根据现实工况对皮带运输机的运行速度、张紧程度实施自动化调节，提升工作效率。例如徐矿集团研发并投入使用的顺槽皮带机4000m长距离运输机，就使用了变频控制技术。该皮带运输机应用了四相线变频控制，工作人员可以直接通过上级自动化系统监控、控制皮带的运行情况，并由变频控制系统自动完成调速，降低皮带运输机启动过程中启动电流对整个系统造成的冲击程度。同时，在皮带运输机的运行中，输送皮带运输机材料的总量与皮带的转速之间始终保持着一定的比例关系，促使其工作效率及质量明显增强。总体而言，使用变频控制技术对皮带运输机进行控制，规避了运输中失控问题的发生，运行中产生的浮力可以被电网吸收，促使由设备过热而导致的磨损问题产生概率下降，延长皮带运输机的使用年限，维护煤矿生产企业的经济效益。
7变频技术的重要性
通过分析和探究变频技术的相关概念和还有具体环节，变频技术在煤炭中具有一定的作用和优势。使用变频技术可以促进煤炭的应用，首先，推动煤矿的转型过程，如今我国推崇的是节能环保，我国在一些政策上也实施减少能源损耗的政策，如果我国在生产煤炭过程中，仍然选择应用传统的消耗能量较大的方法进行开采，那么就无法继续生存下去，但是采用变频技术，可以使能源消耗降低。其次，在记性应用机电设备的过程中，需要将设备进行长时间的运行，这种时间较长的作业运行，会使设备造成一定的伤害，使设备的寿命变短。但是使用变频技术，可以将紧张的工作进行缓解，设备也会减少发生故障的可能，让维修的费用得到减少。所以采用变频技术不仅可以节约损耗的能源，同时还能够使成本得到降低，对于我国而言具有重要作用。
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【作者简介】孙建卫，1985.9，男，汉族，陕西省宝鸡市岐山县人；2015年毕业于西安科技大学，采矿工程专业，机电助理工程师职称；
现在陕煤集团神木张家峁矿业有限公司公司，从事胶带运输机电设备管理工作。