變頻技術在大型膠帶輸送機中的應用
技術應用
作者：孫學政
摘要：在煤礦運輸係統中一般應用膠帶輸送機作為主要傳輸工具。隨著變頻技術的不斷成熟，及其在調速性能上、運行穩定性方麵等突出的優勢，能夠起到提高運煤效率，減少能源耗費的效果。文章從變頻技術在膠帶機中實現調速的原理進行切入，就變頻技術在大型膠帶輸送機中的應用進行了論述。
關鍵詞：煤礦運輸係統；變頻技術；調速；膠帶輸送機
中圖分類號：TD528 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0046-03
隨著國家工業化進程的加快，煤礦、電力、石油等能源需求量在不斷增加，尤其是煤礦大量應用於發電等場合，越來越多的企業投入到煤礦開采中，因而現階段煤炭資源已趨於飽和。為降低煤礦開采的成本，減輕煤礦企業運營負擔，當前煤礦企業多采用膠帶輸送機運輸，並引進變頻技術改善其運行速度，從而實現高效、節能。
1 膠帶輸送機在煤礦中的應用
在煤礦井下巷道、選煤廠和露天采礦作業中，膠帶輸送機的使用較為普遍，可實現連續輸送。膠帶輸送機在安裝時，利用膠帶卡子或其他工藝如硫化方式等將膠帶連接成封閉環形，用張緊裝置將它們張緊，在電動機的驅動下，靠膠帶與驅動滾筒之間的摩擦力，使膠帶連續運轉，從而達到將貨物由膠帶輸送機沿線的一個地方運到卸載部將貨物卸載。張緊裝置的作用就是將膠帶張緊，使膠帶與驅動滾筒具備足夠的摩擦力，使兩托輥組支架間的膠帶控製在一定的撓度範圍內，從而使膠帶輸送機正常運轉。
在煤礦生產過程中，膠帶輸送機可實現水平方向及傾斜巷道方向的運輸，在應用於傾斜向上運煤場合中，其工作所允許的傾斜角度不超過20°，塊煤不超過18°；而在進行傾斜向下運動時，其允許的傾角是上述值的80%。相比於傳統使用的刮板輸送機，膠帶輸送機的運煤能力更強，且工作阻力小，並能降低原煤的破碎程度，保障運煤的質量，因而在煤礦中應用較為普遍。
由於膠帶輸送機上的膠帶屬於彈性體，其在靜止或運動狀態時會儲存能量，當輸送機啟動時，若未配備軟啟動設備，則將引起存儲的能量快速釋放，並形成衝擊波作用於膠帶，極易造成膠帶和設備的損壞。因而根據國家對煤礦安全生產的相關要求，膠帶輸送機在啟動時需配置軟啟動裝置。當前我國絕大多數煤礦企業在使用膠帶輸送機時，一般是以工頻方式拖動，電機工頻運行，在液力耦合器作用下將動力傳送給膠帶輸送機裝置。因電機長期以工頻方式運行，且液力耦合器的傳動效率不穩定，因而造成膠帶輸送機的工作效率不理想；此外，液力耦合器的長期運行會造成其內部油溫升高、機械部件損耗、液體泄漏等情況的發生，多台電機驅動功率平衡難控製，設備啟動衝擊振動較大，嚴重影響到輸送機的安全運行。隨著變頻技術的不斷發展，在煤礦膠帶輸送機中得到廣泛應用，有效地改善了上述情況的發生。
2 膠帶輸送機在煤礦中的性能要求
在煤礦運輸係統中使用的多為鋼絲繩芯帶式膠帶輸送機，其可進行長距離傳輸，且具有承載和牽引雙功能，可簡化煤礦的運輸係統，並保證傳輸效率。然而鋼絲繩芯帶式膠帶輸送機在運行時，其對牽引力、驅動速度等方麵有較高的要求，除滿足普通用帶式輸送機的軟啟動、功率平衡、重載啟動等技術要求外，對調速特性及負力製動方麵也有嚴格要求，因而其運行可使用直流調速技術加以驅動。然而在實際使用中發現，直流電機及調速係統存在無法防爆等不足之處，因而當前多利用交流變頻調速係統在膠帶輸送機的使用以改善上述問題。
2.1 功率平衡性要求
因鋼絲繩芯帶式輸送機適用於長距離運輸，其需使用多個交流變頻電機進行驅動，並在驅動滾筒與膠帶的摩擦力作用下實現整個膠帶輸送機的運行。若是功率不平衡，則可能引起電機負荷出現分配不均勻情況，因而會加劇驅動裝置的磨損程度，嚴重情況下可能會損壞電機，因此需嚴格控製膠帶輸送機的電機驅動功率平衡問題。
2.2 膠帶輸送機的無極調速要求
鋼絲繩芯帶式輸送機在煤礦生產中主要承載長距離運煤及驗繩等多種功能，在不同應用場合下對輸送機中膠帶的運行速度有著不同的要求，並能保證運行速度的穩定性，在進行速度調整時能平滑調速。