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摘要：随着我国皮带输送机技术与国外设备的接轨，对皮带机的启动方式越来越严格，皮带输送机软启动技术及设备的研究和应用取得了快速进展。采用合理的皮带机启动方案能延长皮带机的使用寿命，同时还能够提高输送机的运行效率，在皮带机的软启动方案中，采用CST和变频器作为软启动的设计方案比较多。基于此，本文主要对变频技术在皮带机调速系统中的应用进行分析探讨。
关键词：变频技术;皮带机;调速系统;
1、前言
矿用皮带运输机工作开展过程中，其工作效率和工作质量受到多方面因素的影响，进而影响煤炭运输等各项工作合理开展。利用变频器可以提高对皮带输送速度等的控制能力，减少因耦合器软启动产生的污染等，对推动矿井工作更好的开展具有重要意义。
2、变频技术在矿用皮带运输机中的应用
2.1变频技术在矿用皮带运输机中应用的意义
不同地区的环境不同，煤炭开采方式也会存在差异，这在一定程度上增加了矿井工作的不确定性。因为工作开展过程中存在大量变化性内容，要求对煤炭开采设备和运输设备等及时开展对应的调整，这样各项工作才能按照正常计划进行。但传统矿用皮带运输机功率相对比较大，同时直流供电的方式将会产生大量能源消耗，导致机器在运转过程中出现故障的频率提高。这在一定程度上影响了后续各项工作的合理开展，同时还会支出大量的维护成本，影响煤矿企业效益。在矿用皮带输送机上应用变频技术，可以通过电动机等完成功率和运转速度的调整，其工作的有效性明显提高，对推动后续各项工作以合理方式开展等具有重要意义。
2.2矿用皮带变频系统简介
矿用皮带变频系统主要是在应用高性能矢量控制器的变频器作用下开展主电机驱动等各项工作。同时，传感器会自动收集与电动机运行和皮带运输机工作要求等相关的信息，在控制系统的集中调控指挥下，相关运输设备等可及时做出反应，完成皮带运输机的工作保护和工艺控制等多项功能。主控台、电源柜和变频台是矿用皮带运输系统工作开展过程中的主要构成部件，在操作人员的控制下，可及时通过控制按钮来完成对矿用皮带输送机的各项操作，同时相关运行参数等还会通过人机界面和指示灯等显示出来，对提高操作人员的操作准确性也具有一定意义。
2.3矿用皮带变频系统工作原理
在矿用皮带变频系统工作开展过程中，主要在大规模的CPLD（复杂可编程逻辑器件）与单片机之间的互补作用下开展各项工作。在系统工作开展过程中，在两类器件综合使用的电路上，可利用CPLD完成对工作信号和工作数据的采集，同时该类设备还会对收集到的信号进行初步处理，在此基础上，单片机会对各类数据进行深层次分析，继而对其运行情况和可能出现的问题等进行判断，方便工作人员及时处理相关问题。该方式的工作效率相对较高，对传感器的综合使用可满足皮带运输机在不同工作阶段的工作要求。当皮带运输机处于无工作状态时，可自动放慢其输送速度，而当有运煤任务时，皮带运输机则会主动完成堆煤工作，其运输速度也会明显加快，可实现提高工作效率和降低工作能耗的目标。同时，在多类设备的综合作用下，利用变频技术可以实现对矿用皮带运输机功能的深度开发，继而在皮带运输机出现其他问题时，可及时通过警报等将问题报告给相关工作人员，保障皮带运输机各项工作合理开展。矿用皮带运输机还可以完成自动洒水等工作要求，可降低其运输路线上的粉尘量，对净化矿井空气等具有重要意义。
2.4矿用皮带变频系统工作特征
矿用皮带变频系统工作开展过程中，可以在相关设备的作用下完成对皮带机沿线的工作保护和温度保护等各项工作，同时其张紧装置和变频启动系统等可以在系统的集中组织下开展各项控制工作，提高不同工作部位的整体有效性，对保障系统安全运行、提高系统整体运行可靠性等具有重要意义。在该系统的作用下，控制平台可实时开展对皮带运输机实时运行状况的监控，能以更为合理的方式进行其成本控制工作，同时，利用相关技术还可以完成系统内的信息共享等建设要求。皮带运输机的运行信息等能以高效的方式传递到不同的设备，对推动各项维护工作及时开展具有重要意义。在当前控制系统建设工作开展过程中，系统的汉化界面可以满足对信息的多样化显示等要求，有利于操作人员和管理人员合理开展故障分析工作，对提高其整体工作效率等具有重要意义。
3、变频调速方案的确定
皮带运输机采用多台电机驱动时应注意电机之间的协调控制。由于各电机的动力输出是由皮带耦合实现的，根据电机学原理，若电机存在滑差，变频器的输出频率就会出现偏差，从而引起输出转矩不平衡，甚至出现故障。因此要采取措施平衡各电机的转矩。
现场应用中，目前主要有以下3种驱动方案：
（1）一拖多并联运行方案。该方案的适用于电机（单机）功率小、电机数量少于3台、成本要求低的变频调速系统。
（2）主-从控制方案。该方案的适用于要求各电机转矩均衡输出、电机数量少于3台、各电机间间距小的简单变频调速系统。
（3）统一协调控制方案。该方案适用于电机数量超过3台、电机间间距较大的复杂变频调速系统。
结合该煤矿现场实际及各方案适用条件，为有效控制负载平衡，该皮带运输机确定采用主-从控制方案作为高压变频调速系统。其中一台变频器为主控，确定输出转矩，另一台变频器由主控变频器控制，与其同步运行。变频调速系统只控制电机转矩，不控制从控电机的转速。主-从控制结构负载平衡控制示意见图1。
图1表明，1#电机转速由主控高压变频器控制，两台电机的输出转矩由主控高压变频器输出。2#电机的输出转矩是由从控高壓变频调速系统控制的。为保证电机的转速精度，将其控制在0.5%以内，变频器一般采用无速度传感器矢量控制技术。若精度要求更高，如控制在0.1%以内，则应采用速度传感器。
主-从高压变频调速系统具有两种功能：①外部信号连锁控制功能;②报警逻辑信号输出功能。主控高压变频调速系统不仅能接收来自本地或远程的指令，还可接收从控系统发送的指令。同时，从控系统也具有类似主控系统的接收指令程序。主-从高压变频调速系统在该煤矿井下皮带运输机的现场应用结果表明，该系统可根据现场工况对皮带运输机进行有效调节，减少了电能消耗，降低了生产成本，初步实现了自动化运行。该系统的应用实施使维护工作量大大降低，带来了可观的经济效益，目前尚未出现安全问题。
4、结论
某煤矿井下皮带运输机采用变频技术代替原软启动对驱动电机进行控制并结合该矿实际和变频调速方案的比选，最终选择主-从高压变频调速系统应用于井下皮带运输机，解决了多个驱动电机转矩不平衡的问题，同时实现皮带运行速度随负载煤炭量的变化而实时变化，降低了电能消耗和维修工作量，有利于延长皮带的使用寿命，提高了企业的经济效益，为同类皮带运输机的技术改造提供了经验参考。
参考文献：
[1]刘慧敏.基于变频技术的煤矿皮带运输机调速系统的应用研究[J].机械管理开发，2017（6）：102-103.
[2]王继玲.变频技术在矿用皮带运输机调速系统中的应用[J].现代矿业，2015（12）：260-262.
[3]王凤.变频技术在煤矿机电设备节能改造中的应用探究[J].黑龙江科技信息，2017（23）：97-98.
关键词：变频技术;皮带机;调速系统;
1、前言
矿用皮带运输机工作开展过程中，其工作效率和工作质量受到多方面因素的影响，进而影响煤炭运输等各项工作合理开展。利用变频器可以提高对皮带输送速度等的控制能力，减少因耦合器软启动产生的污染等，对推动矿井工作更好的开展具有重要意义。
2、变频技术在矿用皮带运输机中的应用
2.1变频技术在矿用皮带运输机中应用的意义
不同地区的环境不同，煤炭开采方式也会存在差异，这在一定程度上增加了矿井工作的不确定性。因为工作开展过程中存在大量变化性内容，要求对煤炭开采设备和运输设备等及时开展对应的调整，这样各项工作才能按照正常计划进行。但传统矿用皮带运输机功率相对比较大，同时直流供电的方式将会产生大量能源消耗，导致机器在运转过程中出现故障的频率提高。这在一定程度上影响了后续各项工作的合理开展，同时还会支出大量的维护成本，影响煤矿企业效益。在矿用皮带输送机上应用变频技术，可以通过电动机等完成功率和运转速度的调整，其工作的有效性明显提高，对推动后续各项工作以合理方式开展等具有重要意义。
2.2矿用皮带变频系统简介
矿用皮带变频系统主要是在应用高性能矢量控制器的变频器作用下开展主电机驱动等各项工作。同时，传感器会自动收集与电动机运行和皮带运输机工作要求等相关的信息，在控制系统的集中调控指挥下，相关运输设备等可及时做出反应，完成皮带运输机的工作保护和工艺控制等多项功能。主控台、电源柜和变频台是矿用皮带运输系统工作开展过程中的主要构成部件，在操作人员的控制下，可及时通过控制按钮来完成对矿用皮带输送机的各项操作，同时相关运行参数等还会通过人机界面和指示灯等显示出来，对提高操作人员的操作准确性也具有一定意义。
2.3矿用皮带变频系统工作原理
在矿用皮带变频系统工作开展过程中，主要在大规模的CPLD（复杂可编程逻辑器件）与单片机之间的互补作用下开展各项工作。在系统工作开展过程中，在两类器件综合使用的电路上，可利用CPLD完成对工作信号和工作数据的采集，同时该类设备还会对收集到的信号进行初步处理，在此基础上，单片机会对各类数据进行深层次分析，继而对其运行情况和可能出现的问题等进行判断，方便工作人员及时处理相关问题。该方式的工作效率相对较高，对传感器的综合使用可满足皮带运输机在不同工作阶段的工作要求。当皮带运输机处于无工作状态时，可自动放慢其输送速度，而当有运煤任务时，皮带运输机则会主动完成堆煤工作，其运输速度也会明显加快，可实现提高工作效率和降低工作能耗的目标。同时，在多类设备的综合作用下，利用变频技术可以实现对矿用皮带运输机功能的深度开发，继而在皮带运输机出现其他问题时，可及时通过警报等将问题报告给相关工作人员，保障皮带运输机各项工作合理开展。矿用皮带运输机还可以完成自动洒水等工作要求，可降低其运输路线上的粉尘量，对净化矿井空气等具有重要意义。
2.4矿用皮带变频系统工作特征
矿用皮带变频系统工作开展过程中，可以在相关设备的作用下完成对皮带机沿线的工作保护和温度保护等各项工作，同时其张紧装置和变频启动系统等可以在系统的集中组织下开展各项控制工作，提高不同工作部位的整体有效性，对保障系统安全运行、提高系统整体运行可靠性等具有重要意义。在该系统的作用下，控制平台可实时开展对皮带运输机实时运行状况的监控，能以更为合理的方式进行其成本控制工作，同时，利用相关技术还可以完成系统内的信息共享等建设要求。皮带运输机的运行信息等能以高效的方式传递到不同的设备，对推动各项维护工作及时开展具有重要意义。在当前控制系统建设工作开展过程中，系统的汉化界面可以满足对信息的多样化显示等要求，有利于操作人员和管理人员合理开展故障分析工作，对提高其整体工作效率等具有重要意义。
3、变频调速方案的确定
皮带运输机采用多台电机驱动时应注意电机之间的协调控制。由于各电机的动力输出是由皮带耦合实现的，根据电机学原理，若电机存在滑差，变频器的输出频率就会出现偏差，从而引起输出转矩不平衡，甚至出现故障。因此要采取措施平衡各电机的转矩。
现场应用中，目前主要有以下3种驱动方案：
（1）一拖多并联运行方案。该方案的适用于电机（单机）功率小、电机数量少于3台、成本要求低的变频调速系统。
（2）主-从控制方案。该方案的适用于要求各电机转矩均衡输出、电机数量少于3台、各电机间间距小的简单变频调速系统。
（3）统一协调控制方案。该方案适用于电机数量超过3台、电机间间距较大的复杂变频调速系统。
结合该煤矿现场实际及各方案适用条件，为有效控制负载平衡，该皮带运输机确定采用主-从控制方案作为高压变频调速系统。其中一台变频器为主控，确定输出转矩，另一台变频器由主控变频器控制，与其同步运行。变频调速系统只控制电机转矩，不控制从控电机的转速。主-从控制结构负载平衡控制示意见图1。
图1表明，1#电机转速由主控高压变频器控制，两台电机的输出转矩由主控高压变频器输出。2#电机的输出转矩是由从控高壓变频调速系统控制的。为保证电机的转速精度，将其控制在0.5%以内，变频器一般采用无速度传感器矢量控制技术。若精度要求更高，如控制在0.1%以内，则应采用速度传感器。
主-从高压变频调速系统具有两种功能：①外部信号连锁控制功能;②报警逻辑信号输出功能。主控高压变频调速系统不仅能接收来自本地或远程的指令，还可接收从控系统发送的指令。同时，从控系统也具有类似主控系统的接收指令程序。主-从高压变频调速系统在该煤矿井下皮带运输机的现场应用结果表明，该系统可根据现场工况对皮带运输机进行有效调节，减少了电能消耗，降低了生产成本，初步实现了自动化运行。该系统的应用实施使维护工作量大大降低，带来了可观的经济效益，目前尚未出现安全问题。
4、结论
某煤矿井下皮带运输机采用变频技术代替原软启动对驱动电机进行控制并结合该矿实际和变频调速方案的比选，最终选择主-从高压变频调速系统应用于井下皮带运输机，解决了多个驱动电机转矩不平衡的问题，同时实现皮带运行速度随负载煤炭量的变化而实时变化，降低了电能消耗和维修工作量，有利于延长皮带的使用寿命，提高了企业的经济效益，为同类皮带运输机的技术改造提供了经验参考。
参考文献：
[1]刘慧敏.基于变频技术的煤矿皮带运输机调速系统的应用研究[J].机械管理开发，2017（6）：102-103.
[2]王继玲.变频技术在矿用皮带运输机调速系统中的应用[J].现代矿业，2015（12）：260-262.
[3]王凤.变频技术在煤矿机电设备节能改造中的应用探究[J].黑龙江科技信息，2017（23）：97-98.