智能永磁伺服控制系统在煤矿带式输送机的应用

张斌 王超 陈娇 董艳艳

摘 要：隨着永磁材料性能的不断提高和电机技术的发展，智能永磁伺服控制系统在国民经济的各个领域得到了极其广泛的应用，这类控制系统在煤矿系统中的优势主要体现为：高效节能、低噪声、数字化、智能化。

关键词：智能永磁伺服控制系统；带式输送机；高效节能；智能控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.066

1 引言

煤矿现有带式输送机系统通常采用异步电机+液力耦合器+减速机的模式驱动，经过了解，目前煤矿输送机的运行存在以下问题：

（1）皮带机驱动主要采用“异步电机+液力耦合器+减速机”的传统驱动方式。整体传动效率低、能耗大；设备检修和维护工作量大。

（2）控制方法上采用逆煤流起车，每次系统起动时，后部皮带都要等前部皮带运行全速后才开始起动，前部皮带存在长时间空载等料现象。

（3）输送机系统输煤时不能按皮带机实时的轻、重载工况进行区分调速，一直保持全速恒速运行。轻载和空载等非有效工作时间内，设备同样在快速磨损。

通过上述对煤矿皮带机应用现状的分析，结合煤矿对皮带输煤系统向高效节能发展和实现输送机无人值守的控制要求，采用“智能永磁伺服控制系统”替代传统的驱动系统已经成为机械传动行业的一次技术变革。

2 智能永磁伺服控制系统与煤矿用传统驱动系统对比分析

采用智能永磁伺服控制系统直接驱动皮带机工作（永磁直驱电机系统效率>94%，较前者提高20-35%，如果进行调速控制，节能甚至达到50%），省去液力耦合器、齿轮箱，这样可大大提高工作效率和运行成本，实现免维护。

表中：1、年按330天，每天20小时，每度电按均价0.7元计算。

3 智能永磁伺服控制系统介绍

智能永磁伺服控制系统系统由伺服控制器+永磁直驱电机组成，电机通过联轴器直接带动传动滚筒转动（如图2所示）。此系统具有以下优势：

（1）高效节能。电机效率达到一级能耗（IE4）标准，较“异步电机+减速机+液力耦合器系统“效率提高了20%以上，降低了电能浪费。

（2）散热，防尘效果好。电机绝缘采用国际先进的真空灌封技术，有效解决变频器供电造成的电机匝间短路问题。提高绕组整体机械强度、且防尘、防污效果明显，在煤矿较恶劣的环境中，更能突出此系统的优势。

（3）实现软起动、免维护。 智能永磁伺服控制系统运用变频器控制起动，能实现系统传动的缓慢匀速起动，避免了电机起动的瞬间大电流给电网带来的冲击，以及转矩瞬时剧增给传动系统带来的机械冲击，由此降低了系统的电网故障和机械故障，降低维护成本。

（4）完善的保护功能。能够实现对过压、过流、欠压、过热等各种故障的保护，保障系统安全稳定运行。

（5）安装所需空间小。与传统带式输送机驱动系统相比，永磁直驱系统在提高系统效率的同时，也为业主节省了大量的安装空间，减少了硐室的开拓费用，见图1。

（6）自动调速。根据负载的大小自动调节带式输送机速度。在煤矿系统应用中，“煤多快转，煤少慢转”，使皮带在煤量较少的时候降低皮带运行速度，煤量增大时加快皮带运行速度，从而实现带式输送机的节能运行。

4 结束语

随着“低碳环保”的理念在工业生产中的推广，降低能量消耗以节约能源已成为输送技术领域内科研工作的重要方向。

煤矿带式输送机经过高效节能的“永磁直驱驱动方式”改造后，通过与智能伺服控制系统配合，将其与皮带机各种保护传感器、语音通讯、皮带机张力检测，用电参数检测等通过工业环网与集控室智能输煤系统控制主机结合，以PLC为核心实现系统软件智能控制，可进一步提高输煤系统效率，达到皮带机智能控制和无人值守的控制目标。

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作者简介：张斌（1986-），男，山东肥城人，助理工程师，本科，研究方向：散料输送。