变频技术在矿用带式输送机中的应用实践

李 宁

（山西煤炭运销集团阳城四侯煤业有限公司， 山西 晋城 048100）

引言

带式输送机是煤矿生产中重要的机电设备之一，它具有运输速度快、运输量大、便于操作等优点，但是在实际煤矿生产过程中，由于煤矿带式输送机自动化水平低，无法实现输送机速度自动调节保护，导致输送机在频繁启动、负荷以及电机功率不平衡等影响下，输送机经常出现故障，如无法启动、输送机电机烧毁等，不仅降低煤矿采掘工作面安全高效运输效率，增加了设备维修成本费用，而且很容易发生煤矿重大机电安全事故，对此，山西煤炭运销集团阳城四侯煤业有限公司机电科通过技术研究，对当前煤矿井下采用的DTL1000 型带式输送机主要存在的问题进行分析，并对采用了变频技术，力求进一步提高带式输送机运输效率，提高输送机自动化水平。

1 传统带式输送机主要存在的问题

1.1 对胶带的强度要求较高

正常生产时，由于带式输送机常常处于满负荷运转状态，带式输送机运转速度快且其物料重量大，会造成带式输送机皮带短时间内产生巨大的张力，此时如果输送带的质量或抗拉强度达不到要求，将会导致输送带断裂。因此，为了能保证输送带正常运转，输送机常常使用高强度输送带[1-2]。

1.2 工频启动需要使用较大的启动电流

带式输送机在正常启动时，通过工频方式启动的液压耦合器会使电机产生大于额定电流3 倍的启动电流。这种高强度的启动电流会直接导致电机内部线圈烧损，同时迅速启动电机也会导致电机内部零部件断链。而且，带式输送机液压耦合器启动时产生的巨大电流也会造成供电系统电压降较大或产生电网谐波，导致其他电气设备不能正常使用。为了能够降低带式输送机启动时耦合器产生的巨大电流对电网的影响，可以将传统的工频启动方式变为空载启动方式。

1.3 带式输送机的电机功率不平衡

由于现代化千万吨矿井的出煤量较大，带式输送机常常处于载煤量大、运输距离长的状况，为了能够提高原煤的运输效率，带式输送机通常采用双电机驱动方式。然而双电机驱动又会造成电机功率不平衡，特别是使用液压耦合器方式启动的输送机很难解决电机功率不平衡的现象。

2 采用变频技术对输送机控制的方式及优点

2.1 带式输送机变频控制方式

1）由于输送机采用双电机启动方式，为了能够确保输送带正常运转，双电机通常安装在输送带的机头处，而且带式输送机使用液压耦合器启动，从而造成输送带在生产时常常发生断裂及跑偏事故。不仅增加了带式输送机的事故率，而且降低了矿井的出煤量。因此，技术人员将电机的启动方式改为变频启动。根据矿井的实际生产条件及输送带的安装位置，决定采用主从控制系统，该系统具有结构简单、电机数量少及输出功率相同的特点。

2）通过使用一台主控变频器来控制输出电机的转矩，而且主控变频器还能够控制其他电机的转矩，另一台从控变频器与主控变频器保持相同的运行频率。主控变频器可以对外部信号及逻辑信号分析，控制输出功率，而且还可以通过内部信号及外部信号对从控变频器发出指令，从控变频器也能够接受内部指信号及主控变频器的信号。

2.2 变频优点

变频技术可将输送机直流电直接转换为单相或三相交流电。变频器在实际生产中的电压和频率与电网的电压和频率不相同，通过电机运行曲线能够看出运行曲线平行下移，这就说明变频输送机电机的启动转距比较大，此时只能使用较小电流来启动电机。

3 带式输送机电子启动主要优点

3.1 带式输送机能够缓缓启动

带式输送机电子启动能够将电机的启动时间放缓，特别是皮带在重载启动或停机时，电子启动能够将输送带运转时内部储存的能量缓慢释放，降低输送带的张力，能够防止输送带发生断裂事故。

3.2 降低了对胶带抗拉强度的要求

在带式输送机上使用变频器能够将皮带的启动时间延长，也可以根据输送带的实际使用情况对启动时间进行调整，通过增加输送带启动的时间，降低输送带的启动速度和张力，降低输送带的断裂次数，也降低了对输送带所使用皮带的强度要求。在带式输送机上使用变频器能够大大降低资金在输送带皮带强度上的投入，降低电机的事故率，提高了电机的使用寿命。

3.3 实现双电机功率平衡

为了能够达到双节机转矩平衡，可以将双电机的启动方式可以由原来的同时启动改为用一拖一。当输送带的电机在低频的状态下启动后能够产生2倍的力矩，使输送机电机平稳输出。

3.4 实现对速度的自动调节

在带式输送机上安装煤流传感器，能够根据输送带上的载重及变频电机输出功率，自动调节输送带的运转速度，减小输送带的张力，降低输送带断裂事故。交流传动系统能够通过变频调速系统实现输送带的无极调速。在实际生产中，如输送带上的物料较轻时，可以通过终端对输送带的速度进行调节，确保输送带速度处于较低状态。低速运转的输送带不仅能够保障检修人员的检修质量及劳动强度，而且能够降低输送带的用电量，提高输送机的使用稳定性[3-5]。

4 结论

1）带式输送机通过采用主- 从变频器的控制方式后，输送带的用煤量及稳定性得到了很大的提高，能够将输送机的用电量降低为原来的一半，使矿井的生产效率及经济效益得到很大的提高。

2）输送机在采用变频技术能够降低输送带的运转速度，使输送带始终保持较低的运转速度，不仅降低了输送带的磨损、电机的损坏以工作人员的劳动强度，而且提高了检修人员的检修效率。

3）2018 年6 月四侯煤矿机电科对井下三部DTL1000 型带式输送机采用了变频控制技术，截止2019 年6 月通过一年实际应用效果观察发现，带式输送机采用变频控制技术后，提高输送机启动稳定性，输送机故障率降低至4%以下，全年可节约设备维修费用达47.4 万元，取得了显著的安全效益、经济效益。