前言
隨著電力電子技術、自動控制技術和計算機技術的進步，變頻調速技術發展迅速，變頻器在風機、水泵等一般負載上的應用已成熟，但在提升機、帶式輸送機等特殊負載上的應用實例還不多。礦用皮帶輸送機一般都采用工頻拖動，液力耦合器傳動，存在傳動效率低、啟動電沖擊及機械沖擊大、無法功率平衡等問題，造成了系統運行不經濟；皮帶和液力耦合器磨損嚴重，維修及維護成本高；存在無功環流損耗。因此，對帶式輸送機采用變頻控制，不但有利于降低企業生產成本，提高企業經濟效益，還符合建設節約型社會的主題，具有非?，F實的經濟意義和社會意義。
1 帶式輸送機工作原理與啟動方式
帶式輸送機通過驅動輪鼓，靠摩擦牽引皮帶運動，皮帶通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運動。皮帶是彈性儲能材料，在帶式輸送機停止和運行時都儲存有大量勢能，這就決定了設備啟動時應該采用軟啟動的方式。
傳統的帶式輸送機驅動系統啟動方式 采用自耦降壓，電機與減速箱之間加裝液力耦合器。液力耦合器雖然能部分解決皮帶機的軟啟動問題，但與變頻器驅動相比，仍具有不足：
1）采用液力耦合器時，在啟動時調整液力耦合器的機械效率為零，使電機空載啟動。電機必須先空載啟動。工頻啟動時，最初的電流很大，為電機額電流的4--7倍。大的啟動瞬間電流會在啟動過程中產生沖擊，引起電機內機械應力和熱應力發生變化，對機械部分造成嚴重磨損甚至損壞。同時還將引起電網電壓下降，影響到電網內其它設備的正常運行，因此，大容量的帶式輸送機還必須附加電機軟啟動設備。
2）液力耦合器長時工作時，引起液體溫度升高，熔化合金塞，引起漏液，增大維護工作量，污染環境。
3）采用液力耦合器時，輸送機的加載時間較短，容易引起皮帶張力變化，因此對皮帶帶強要求較高。
4）一般帶式輸送機都是長距離大運量、多電機驅動，采用液力耦合器驅動，很難解決多電機驅動時的功率平衡和同步問題。
2 變頻技術改造的優勢
變頻技術飛速發展在煤礦企業得到很好應用，采變頻器對帶式輸送機的驅動進行改造，給用戶帶來極大的社會和經濟效益：
1）真正實現了帶式輸送機系統的軟啟動。運用變頻器的軟啟動功能，將電機的軟啟動和輸送機的軟啟動合二為一，通過電機的慢速啟動，帶動輸送機緩慢啟動，將皮帶內部貯存的能量緩慢釋放，使其在啟動過程中形成的張力波極小，幾乎對皮帶不造成損害。
2）實現輸送機多電機驅動時的功率平衡。應用變頻器對皮帶機進行驅動時，一般采用一拖一控制；當多電機驅動時，采用主從控制，實現功率平衡。山西陽泉某煤礦主井皮帶為135kW*3電機驅動，采用主從控后，輕載時主從電機電流相差5A左右，滿載時相差2A左右?；緦崿F輸送機多電機驅動時的功率平衡。
3）降低皮帶帶強。采用變頻器驅動之后，由于變頻器的啟動時間在1S-3600S可調，通常帶式輸送機啟動時間在60S-200S內，根據現場設定，設備啟動時間延長，大大降低對皮帶帶強的要求，降低設備初期投資。
4）降低設備的維護量。變頻器是一種電子器件的集成，它將機械的壽命轉化為電子的壽命，壽命很長，大大降低設備維護量。同時帶式輸送機的軟啟動過程中對機械工業基本無沖擊，也大大減少了皮帶機系統機械部分的檢修量。如晉城煤業集團王臺二號井順槽皮帶采用變頻器驅動后，僅皮帶扣一項年節約費用就達一萬多元。
5）啟動平滑，轉矩大，沒有沖擊電流，可實現重載啟動。低速大轉矩輸出實現了帶式輸送機平穩的重載啟動。由于煤礦生產的特殊性，輸送機在原煤運輸過程中時刻都有可能重載停機，然后再重新啟動。傳統的控制方式有時不具有重載啟動的能力，這就需要人工減少輸送機上的負載再重新啟動，延誤了原煤運輸的時間，同時也給輸送機巷的管理帶來額外的工作量，增加了維護人員的勞動量。變頻器采用了矢量控制方式,具有自動轉矩補償功能，輸送機重載啟動時可實現低速大轉矩。
6）節能。在輸送機上采用變頻驅動后的節能效果主要體現在系統功率因數和系統效率兩個方面。
a、提高系統功率因數
通常情況下，煤礦用電機在設計過程中放的裕量比較大，工作時絕大部分不能滿載運行，電機工作于滿電壓、滿速度而負載經常很小，也有部分時間空載運行。電機只有在接近滿載時才是效率最高、功率因數最佳，輕載時降低，造成不必要的電能損失。這是因為當輕載時，定子電流有功分量很小，主要是勵磁的無功分量，因此功率因數很低。采用變頻器驅動后，在整個過程中功率因數達0.9以上，大大降低了無功功率。
b、提高系統效率
采用變頻器驅動之后，電機與減速器之間是直接硬聯接，中間減少了液力耦合器這個環節。而液力耦合器本身的傳遞效率是不高的，且主要是通過液體來傳動，液體的傳動效率比直接硬聯接的傳動效率要低許多，因而采用變頻器驅動后，系統總的傳遞效率要比液力耦合器驅動的效率要高5%~10%。
另外，礦井通常離變電站距離較遠，不同時段電壓波動較大，利用變頻器的自動穩壓功能，也有部分節能作用。但是變頻器的電壓輸入范圍較小，通常只有342~418V。所以經常在變頻器前端配置一臺大功率補償式交流穩壓器。穩壓器的型號規格可為變頻器的1.25倍。這樣能保證設備更安全的運行。
|
