变频调速技术在矿用胶带输送机上的应用

　　本文介绍了变频调速技术可以实现胶带输送机系统滚筒电机的无级调速控制，确保其功率平衡，具有自动控制，降低能耗，故障少，维护方便，降低维护费用等优点。阐述了变频器选型的一般原则着重对变频器在煤矿主井胶带输送机的选型使用进行了分析，并确定了矿用主井胶带输送机选型必须满足的条件。

　　在煤矿生产中，胶带输送机是的最主要的运输工具，该系统的正常运行直接影响矿井正常生产和生产效率。因此主井胶带输送机的稳定运行就显得尤为重要。而煤矿安全规程规定，胶带输送机必须加设软起动装置，这使得变频技术在煤矿生产中应用越来越广泛。

　　1 变频调速技术在胶带输送机上的特点

　　胶带输送机的皮带是个弹性体，在起动时皮带会积蓄大量能量，随后，皮带内贮藏的能量将很快释放出去，在皮带上形成张力并逐渐达到最大值并引起皮带断裂。因此，胶带输送机起动、停止的过程是一个不稳定的工况，为减小胶带输送机这一起动特性，系统应加装软起动装置，运用变频器对胶带输送机进行驱动，通过电机的慢速起动，带动胶带输送机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放。变频器的引入可使系统平稳起停，减小皮带上张力值，还可匹配其具备的S型加速、减速时间这样可将胶带输送机起停时产生的冲击减至最小。

　　另外，应用变频技术后，因为变频器的起停时间可在1S～3600S任意可调，而胶带输送机起停时间可根据现场情况具体设定，可延长胶带输送机的起动时间，从而大大降低胶带输送机起停时的不稳定，大大降低胶带机皮带表面张力，大大减少机械系统设备的损耗，尤其托辊及滚筒的寿命成几倍的延长。

　　功率平衡

　　煤矿井下胶带输送机系统大多为双滚筒驱动或多滚筒驱动，系统为每个滚筒配备一台电机。根据设计要求，应保证系统内部各滚筒能够同步起停，同时为了保证系统的运输能力，应尽量保证各滚筒之间的功率平衡。因此，应用变频器对皮带机进行驱动，通过调节变频器输出的驱动电机的电流差值的大小来调整每台电机的转速差值，各电机电流值逐步趋于平衡。这便形成了一个动态的功率平衡系统。

　　平稳的重载起动

　　煤矿胶带输送机系统必须必须考虑“重载起动”以保证在输煤过程中任意一刻可以随时立即停车和重新起动。采用无速度传感器矢量控制方式低频运转可输出1.5～2倍额定转矩。“重载起动”重载起动特性见下图：

　　验带功能

　　低速验带功能是胶带输送机检修的主要要求，变频调整系统为无极调速的交流传动系统，在空载验带状态下，变频器可调整电机工作在 5%～100%额定带速范围内的任意带速。

　　降低皮带带强

　　采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间可在1S～3600S可调，通常胶带输送机起动时间在60S～200S内根据现场设定，胶带输送机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资 在实际应用过程中，由于降低了起动冲击，胶带输送机机械系统的设备损耗也随之降低，尤其托辊及滚筒的寿命成几倍的延长。

　　自动调速

　　节电效果明显 变频器配合煤流传感器可以根据负载轻重自动调节皮带速度，节电的同时还减少了皮带的磨损。

　　节能 引入变频机驱动后还能降低胶带输送机的能耗。

　　通常机械系统设计中电机的设计功率要比电机的实际满载功率要大，预留的裕量较大。而电机只有在接近满足时其功率因数才最佳，实际应用中功率因数很低。采用变频技术驱动电机后，可大大改善上述情况，使功率因数达到0.9以上。

　　传统胶带输送机系统采用液力耦合器来实现传动，其本身的传递效率不高。采用变频技术驱动后，去掉了液力耦合器的环节，系统的传递效率比传统可提高5%～10%。

　　另外，应用变频器的自动稳压功能，可减少由于矿井离变电站距离较远，不同时段电压波动较大给系统带来的影响，也有部份节能作用在匹配煤流传感器后，还可自动依据煤流大小自动调速。

　　2 变频器选型

　　（1）煤矿井下开采作业的环境特点是：作业空间狭小、潮湿空气中含有瓦斯粉尘等易燃易爆炸成分；按照煤矿安全规程的要求，在煤矿井下采掘工作面使用的电气设备和控制设备，必须是隔爆型或本质安全型设备。

　　（2）充分考虑电气爬电功率器件散热安全控制等技术问题。如果采用水冷，还需要考虑变频器对水质的要求，避免因水质问题影响变频器的散热

　　（3）防护等级的选择 从变频器的防护等级来看，有IP00的，IP20 的，也有IP54的等等，要根据现场环境情况作出相应的选择 矿用变频器由于使用环境限制一般需采用IP54以上高防护等级的变频器IP。

　　（4）变频器的容量选择 在异步电动机确定后，通常应根据异步电动机的额定电流来选择变频器，或者根据异步电动机实际运行中的电流值（最大值）来选择变频器。

　　根据经验公式可知变频器的额定电流应满足：

　　I变≥（1.05-1.1）IN或I变≥（1.05-1.1）IMAX

　　I变――变频器的额定电流

　　IN――驱动电机的额定电流

　　IMAX――驱动电机实际运行的最大电流

　　按容量选择时，则变频器容量应满足

　　P变≥1.732KINUN10-3（kVA）

　　UN――驱动电机的额定电压

　　K――安全系数，通常取（1.05-1.1）

　　对变频器额定电流的选择必须兼顾变频器的容量和变频器的额定电流，否则会造成变频器过载烧毁。由于胶带运输机经常处于频繁启动制动工作负载惯性很大，启动时可能会振荡，电动机减速时有能量回馈，而且重载启动且较频繁，为利于变频器长期安全地运行，应该用容量稍大的变频器来加快启动，避免振荡并配合制动单元消除回馈电能。

　　I变≥1.3IN

　　P变≥1.732KINUN10-3（kVA）

　　K――安全系数取1.5

　　在变频器的选型时还应注意，相同设备配用的变频器的规格应尽可能统一，便于备品备件的准备，便于维修管理 选用时还要考虑生产厂家售后服务质量情况。

　　3 结束语

　　实际应用表明，变频调速技术的引入以其特有的软启动特性不仅减小了皮带的张力，使胶带输送机以较平稳的工况起动、停止，而且增加了系统的可靠性，减少了胶带传输系统的维护和磨损。变频调速技术是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。