变频调速技术在煤矿运输机中的有效运用

郭晓雨

摘要：文章对变频调速技术的原理进行研究，分析煤矿运输机的运行特性，以及变频调速技术在煤矿运输机中应用的特点，从煤矿运输机运行的初级阶段以及非稳定状态下分析变频调速技术在其中的具体运用情况，以供参考。

关键词：变频调速技术;煤矿运输机;应用

1引言

在煤矿生产中，运输机是常用的煤炭运输设备，也是煤矿生产系统中主要的运输工具，其动力来源通常为三相异步电动机，其运行的可靠性和经济性直接决定着煤矿生产整体的可靠性和经济性。在目前的煤矿运输机中采用变频调速技术，就是通过对电动机的供电频率的改变对其运行速度进行控制，是一种具有先进调速方式和显著节能效果的技术。变频调速技术在煤矿运输机中的有效运用可以提高运输机的效率，并对运输机的运行起到保护的作用，促进煤矿更好的发展。

2变频调速技术分析

异步电动机的转速与电源频率的关系式如公式2.1所示。

其中，n为异步电动机每分钟的转速;f为交流电源的频率;s为转差率;p为磁极对数。在异步电动机的实际使用过程中，由于转差率s的变化不大，在忽略s的情况下，电动机的转速则可以看成与交流电源的频率成正比例關系。如果可以对供电设备采用平滑调节的方式，则可以实现对异步电动机转速进行平滑的调节，这就是变频调速技术的基本思想。变频调速系统就是通过变频调速装置将电网电源的电压和频率转换为可以调节的交流电源，从而通过改变交流电的频率对异步电动机的转速进行调节和控制。

3变频调速技术的应用价值

3.1煤矿运输机的运行特性

煤矿运输机最大的运行特点就是恒速负载，尤其是运输机系统在不同的低速扭矩下运行时，其运行速度基本保持恒定不变。在煤矿运输机进行煤矿、材料等的运行生产过程中，其运行速度的恒定性，只是负载电阻在一定的范围内进行变化时会引起扭矩的轻微变化。但是煤矿运输机的运输距离通常较远，尤其是其在冬季进行长时间的低速运行时，需要采用专用的低速驱动系统来确保其以上特性，所以煤矿运输机系统具有结构和功能的复杂性。此外，运输机的变频驱动系统中的矢量控制系统还具有较好的高速性能和低速长期运行的特点，而且在运行过程中需要对速度和扭矩进行监测和自动调节与控制，并且需要对运行中的张力进行测量和控制，来确保整个运输系统的可靠与稳定。

3.2变频调速技术在煤矿运输机中应用的特点

一是在煤矿运输机中应用隔爆变频器等，可以对煤矿运输机的启动和停机的时间进行调控，即可以对运输机的启动加速度和停车减速度进行控制，以实现运输机的软启动和软停止，降低运输机启动和停止时的惯性作用对设备造成的冲击损耗;二是在皮带运输机系统中采用无极调速的交流传动系统，可以控制皮带在额定的带速范围内进行皮带机的验带作业;三是通过各滚筒的变频器对速度的调节来对电机的速度差进行调整，使其电机电流值趋于平衡，所以具有功率平衡的特性;四是由于运输机上所运输的煤矿重量具有不均匀的特点，使用变频调速技术可以根据负荷大小进行速度控制，从而节能电能、降低皮带机系统的磨损和破坏;五是可以实现工频与变频的自由切换，延长变频器的电解电容的寿命，而且便于故障检修下的正常生产作业;六是变频器的应用还具有平稳的重载启动特性，对重载进行有效控制，避免出现重载冲击危险。

4变频调速技术在煤矿运输机中的有效运用

4.1煤矿运输机运行的初级阶段

煤矿运输机主要由机械系统和电气系统组成，且具有荷载重和转速高的特点，由于运输机的皮带容易出现打滑，所以需要启动制动，但是这样会增大皮带的动态张力，还能提高运输机的速度和安全性。在运输机启动这个初级阶段，传动滑轮带动静态电阻变成动阻力，会使得运输机发生振动，此阶段容易出现电阻突变的问题，所以为了排除以上问题需要增加负载张紧装置，但是在运行中一旦出现输送带各部分的静阻力不同的现象就会引发粘弹性变形的问题。所以在此阶段应用变频调速技术可以发挥其对驱动设备进行控制的作用，降低张力值，防止皮带出现严重受损的问题。

4.2煤矿运输机运行的稳定状态

在煤矿运输机在非稳定状态下运行时，输送皮带会受到静张力和速度变化所引起的附加张力的共同影响，在这种因素的共同作用下会引发驱动滚筒处的运输机张力急剧增加，不仅导致运输机运行不稳定，而且会对滚筒、电机以及其他部位造成破坏。所以在运输机中应用了变频调速技术之后，当出现上述问题时，变频调速装置会对供电电压的频率进行自动调节，从而控制电机的启动转速特性进行改变，这样就可以确保电机的平稳提速，而不会对电网造成冲击。此外，此系统还具有速度智能调整功能，可以根据运输机上煤炭的重量进行智能速度调节，可以根据输送机上实际的煤炭重量确保其平稳启动，并化解运输机启动过程中产生的张力，降低对皮带的损害，从而大大降低运输机运行中的故障概率，延长托辊和滚筒的使用寿命。

4.3煤矿运输机变频调速改造方案

针对使用多台电机拖动的皮带运输机，在其运行中需要重点关注的内容就是电机的协调控制。这主要是由于不同电机之间需要通过皮带来进行耦合，这就会使得如果在电机之间出现滑差现象时，就会对变频器的输出频率造成影响，导致其发生偏差问题而影响输出转矩，鸡儿会导致出现输出转矩不平衡的现象，严重时还会导致故障以及事故的发生。针对此问题，就需要做好在现场应用中的不同电机之间出力的平衡工作。

为了对负载平衡进行更好的协调和控制，需要针对煤矿运输机的应用实际情况来对控制方案进行合理选择，确保此方案的应用条件满足现场实际情况，且针对其高压变频调速系统来说则通常需要选择主-从的控制方案。而且在此方案下需要保证不同电机之间出力的平衡，使用1到2台电机且尽量缩小电机之间的间距，使其结构更加简洁。在此方案中还需要使用变频器来进行主要控制，其主要作用就是对输出转矩进行确定。还要使用另外一台变频器来确保电机和变频器同步，实现对电机转矩的控制。在上述改造方案中，需要将电机的转速精度控制在0.5%以下来满足其控制要求，这就㤇通过无速度传感器矢量控制技术来实现上述要求。此外还可以通过速度传感器控制技术来实现更为严格的精度要求，并且可以实现其精度控制在0.1%以下的要求。在上述改造方案中所使用的主-从高压变频调速系统可以实现以下作用：：（1）外部信号连锁控制功能;（2）报警逻辑信号输出功能。其中前者的主要作用就是对本地或远程的指令进行接收，或者是对从控系统发动的指令进行接收。而后者的主要作用就是对主控系统的指令进行接收。

5结语

运输机是煤矿生产中的重要运输设备，为了提高其运行的安全性和可靠性，并提高运行效率、节能电能消耗。在分析煤矿运输机的运行特性以及变频调速技术原理的基础上，通过变频调速技术的应用，这样不仅可以实现运输机的软启动和软停止。并对运输机电动机的功率进行平衡调节，而且可以根据负荷大小继续拧速度的智能控制，还能实现工频和变频的自由切换。不仅确保在运输机的初级运行阶段避免出现皮带受损问题，对张力进行控制和应对，而且在运输机的非稳定状态下对驱动滚筒处的张力进行控制，确保其运行稳定，还通过智能速度调整功能，化解张力、降低对皮带的损害以及其他故障概率，延长运输机的使用寿命。

参考文献：

[1] 马振华. 变频调速技术在煤矿运输机中的运用分析[J]. 能源与节能， 2017（7）：137-138.

[2] 杜鹏. 浅谈变频调速技术在煤矿运输机中的运用[J]. 江西建材， 2017（1）：242-242.