礦用變頻在皮帶傳輸機上的應用

概況

      現代煤礦工作面開采設計逐步向工作面走向、傾向長度大、采高大、日產量大的方向發展，這就要求工作面配置膠帶輸送機運輸量大，啟動性能好。傳統膠帶輸送機一般都采用工頻拖動，液力耦合器、液粘軟啟、CST等方式進行軟啟動，以上軟啟動存在傳動效率低、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，存在著較大安全隱患。

1、防爆變頻器介紹

1.1、防爆變頻技術

     當今的運動控制系統總的發展趨勢是：驅動的交流化，功率變換器的高頻化，控制的數字化、智能化和網絡化。而變頻器作為系統的重要功率變換部件，可以提供可控的高性能變壓變頻的交流電源。隨著交流變頻調速技術的日趨成熟和完善，通用變頻器得到了迅速廣泛的應用，在煤礦井下有瓦斯、煤塵等爆炸危險的惡劣環境中，成功適用于膠帶運輸機、刮板運輸機、風機、水泵及其它設備電機的變頻調速。

1.2、防爆變頻調速裝置

BPJ-400/1140型防爆變頻器采用全數字、矢量控制型變頻調速裝置為核心，結合防爆外殼及其它必要的電器組成，用于向交流電機供電，同時完成對電機啟動、調速等控制過程，與主控臺共同構成全數字、高性能的變頻帶式輸送機電控系統。

1.2.1、自我診斷與保護功能

該防爆變頻器具有液晶顯示屏可方便監視變頻器的運行狀態、故障報警狀態和功能設置的過程；具有完善的自我診斷能力，可在線監控系統運行狀態，能夠自動診斷缺相、欠壓、過流、過載等50種以上故障。故障發生時，變頻器自動采取相應的措施，并保存故障狀態，幫助維護人員迅速找到故障原因，排除故障。

1.2.2、電壓控制與限流功能

     變頻器具有寬廣的輸入電壓范圍，更適合國內電網條件，并且能夠根據電壓反饋，自動調節輸出電壓，使其不受電網電壓和負載變化的影響，保護電機免受電壓過高而導致的絕緣損傷。同時啟動瞬間及運行時電流、力矩恒定不變（正常硬啟動時瞬間啟動電流是運行電流的5-7倍），避免了對開關自身電子元件的損壞，同時也減少了對電網的沖擊。當變頻器輸出電流超過設定值，變頻器將自動限制電流輸出，避免變頻器在加減速過程中或因負載突然變化而引起的過流保護，最大限度減少停機次數。

1.2.3、同步運行與自動功率平衡功能

該變頻器具有良好的功率平衡效果，可保證在一同工作的變頻器均處于正力做功狀態，系統總效率高達96%以上。

四臺變頻器都設為多機運行，并且其中一臺設為主機，另三臺設為從機，變頻器運行后，主機按給定頻率運行，另三臺跟隨運行，四臺變頻器各自實時檢測輸出電流、電壓等參數，經過內部運算獲得電機的轉差率、轉速、功率等，這時從變頻器再與主控變頻器的相應運行參數進行比較，獲得四機的運行偏差信號，經從機CPU運算后輸出新的PWM控制信號，來調整從機的輸出頻率和功率，以實現變頻器的同步運行和自動功率平衡。

2、防爆變頻器在膠帶輸送機上的應用

2.1、實現膠帶輸送機軟起動

運用變頻器對皮帶運輸機進行驅動，將電機的軟起動和皮帶機的軟起動合二為一，通過電機的慢速起動，帶動皮帶機緩慢起動，將皮帶內部貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機在起動過程中形成的張力波極小，幾乎對皮帶不造成損害，在重載啟動時，皮帶可以預漲緊，皮帶不易打滑，避免了壓死皮帶事故發生。

2.2、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，利用變頻器的軟起動功能實現皮帶運輸機的軟起動，起動過程中對機械基本無沖擊，也大大減少了皮帶機系統機械部份的檢修量。相應的降低了維修費用。

2.3、方便皮帶檢修

采用變頻調速后，可將皮帶機運行速度降到很慢，解決了以前由于皮帶機運行速度過快而難于檢修皮帶的問題，提高了皮帶的檢修效率；變頻器可以控制皮帶停車時瞬間停止，緩沖距離較短，在使用皮帶機運輸物料卸料、掐皮帶找接頭卡子或出現緊急情況等需要在指定位置停車時，給現場操作帶來了很大便利，也提高了安全系數。

2.4、節約能源

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。由電機設計和運行特性知道，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，大大節省了無功功率。

3、結束語

膠帶輸送機采用變頻調速裝置后，整個系統減少了事故，提高了輸送帶的運行安全系數，保證了安全文明生產，真正體現了明顯的安全和社會效益。相信在今后的煤礦發展中，礦用防爆變頻開關必將作為礦用設備的新寵得到更為廣泛的推廣應用。