前言
随着电力电子技术、自动控制技术和计算机技术的进步，变频调速技术发展迅速，变频器在风机、水泵等一般负载上的应用已成熟，但在提升机、带式输送机等特殊负载上的应用实例还不多。矿用皮带输送机一般都采用工频拖动，液力耦合器传动，存在传动效率低、启动电冲击及机械冲击大、无法功率平衡等问题，造成了系统运行不经济；皮带和液力耦合器磨损严重，维修及维护成本高；存在无功环流损耗。因此，对带式输送机采用变频控制，不但有利于降低企业生产成本，提高企业经济效益，还符合建设节约型社会的主题，具有非常现实的经济意义和社会意义。
1 带式输送机工作原理与启动方式
带式输送机通过驱动轮鼓，靠摩擦牵引皮带运动，皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动。皮带是弹性储能材料，在带式输送机停止和运行时都储存有大量势能，这就决定了设备启动时应该采用软启动的方式。
传统的带式输送机驱动系统启动方式 采用自耦降压，电机与减速箱之间加装液力耦合器。液力耦合器虽然能部分解决皮带机的软启动问题，但与变频器驱动相比，仍具有不足：
1）采用液力耦合器时，在启动时调整液力耦合器的机械效率为零，使电机空载启动。电机必须先空载启动。工频启动时，最初的电流很大，为电机额电流的4--7倍。大的启动瞬间电流会在启动过程中产生冲击，引起电机内机械应力和热应力发生变化，对机械部分造成严重磨损甚至损坏。同时还将引起电网电压下降，影响到电网内其它设备的正常运行，因此，大容量的带式输送机还必须附加电机软启动设备。
2）液力耦合器长时工作时，引起液体温度升高，熔化合金塞，引起漏液，增大维护工作量，污染环境。
3）采用液力耦合器时，输送机的加载时间较短，容易引起皮带张力变化，因此对皮带带强要求较高。
4）一般带式输送机都是长距离大运量、多电机驱动，采用液力耦合器驱动，很难解决多电机驱动时的功率平衡和同步问题。
2 变频技术改造的优势
变频技术飞速发展在煤矿企业得到很好应用，采变频器对带式输送机的驱动进行改造，给用户带来极大的社会和经济效益：
1）真正实现了带式输送机系统的软启动。运用变频器的软启动功能，将电机的软启动和输送机的软启动合二为一，通过电机的慢速启动，带动输送机缓慢启动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使其在启动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。
2）实现输送机多电机驱动时的功率平衡。应用变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制；当多电机驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。山西阳泉某煤矿主井皮带为135kW*3电机驱动，采用主从控后，轻载时主从电机电流相差5A左右，满载时相差2A左右。基本实现输送机多电机驱动时的功率平衡。
3）降低皮带带强。采用变频器驱动之后，由于变频器的启动时间在1S-3600S可调，通常带式输送机启动时间在60S-200S内，根据现场设定，设备启动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资。
4）降低设备的维护量。变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时带式输送机的软启动过程中对机械工业基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部分的检修量。如晋城煤业集团王台二号井顺槽皮带采用变频器驱动后，仅皮带扣一项年节约费用就达一万多元。
5）启动平滑，转矩大，没有冲击电流，可实现重载启动。低速大转矩输出实现了带式输送机平稳的重载启动。由于煤矿生产的特殊性，输送机在原煤运输过程中时刻都有可能重载停机，然后再重新启动。传统的控制方式有时不具有重载启动的能力，这就需要人工减少输送机上的负载再重新启动，延误了原煤运输的时间，同时也给输送机巷的管理带来额外的工作量，增加了维护人员的劳动量。变频器采用了矢量控制方式,具有自动转矩补偿功能，输送机重载启动时可实现低速大转矩。
6）节能。在输送机上采用变频驱动后的节能效果主要体现在系统功率因数和系统效率两个方面。
a、提高系统功率因数
通常情况下，煤矿用电机在设计过程中放的裕量比较大，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。电机只有在接近满载时才是效率最高、功率因数最佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。这是因为当轻载时，定子电流有功分量很小，主要是励磁的无功分量，因此功率因数很低。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大降低了无功功率。
b、提高系统效率
采用变频器驱动之后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力耦合器这个环节。而液力耦合器本身的传递效率是不高的，且主要是通过液体来传动，液体的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用变频器驱动后，系统总的传递效率要比液力耦合器驱动的效率要高5%~10%。
另外，矿井通常离变电站距离较远，不同时段电压波动较大，利用变频器的自动稳压功能，也有部分节能作用。但是变频器的电压输入范围较小，通常只有342~418V。所以经常在变频器前端配置一台大功率补偿式交流稳压器。稳压器的型号规格可为变频器的1.25倍。这样能保证设备更安全的运行。
|
