摘  要：濟寧市范圍內的煤礦及相關單位開展變頻智能調速技術用于煤礦井下帶式輸送機的研究，針對運行中出現(xiàn)的問題提出技術措施，有效保障變頻智能調速技術在煤礦井下帶式輸送機的安全運行。

關鍵詞：煤礦；帶式輸送機；變頻智能調速技術

中圖分類號：TD63              文獻標識碼：B

1  引言

    隨著國內這幾年散狀物料搬運技術的迅速發(fā)展，用戶對帶式輸送機驅動裝置的配置要求越來越高，傳統(tǒng)驅動方式的局限性越來越明顯，而變頻智能調速技術是近年來發(fā)展較快的一門學科。近幾年來，山東省濟寧市范圍內的一些煤礦及相關單位開展了變頻智能調速技術用于煤礦井下帶式輸送機的研究，同時針對運行中出現(xiàn)的問題從多個方面提出技術措施并進行實施，有效地保障了變頻智能調速技術在煤礦井下帶式輸送機的安全運行。

2  帶式輸送機變頻智能調速技術的推廣應用

    濟寧市東方圣地人力資源開發(fā)有限公司對帶式輸送機變頻智能調速原理和優(yōu)勢進行研究總結，認為變頻智能調速技術在帶式輸送機應用上將是一個很重要的發(fā)展方向。

⑴變頻智能調速技術工作原理

    目前變頻器已成功廣泛應用于各種工業(yè)場合。變頻器控制方式一般有V/F和矢量控制兩種方式。V/F是指變頻器運轉時保持變頻器輸出電壓和輸出頻率之比為恒值，它是變頻器最常用也是最簡單的控制方式。矢量控制即通過坐標變換先將電動機的三相系統(tǒng)等效為兩相系統(tǒng)，再經過按轉子磁場定向的同步旋轉變換，實現(xiàn)定子電流勵磁分量與轉矩分量之間的解耦，達到對交流電動機磁通和電流分別控制的目的，將三相異步電動機等效為直流電動機控制，獲得與直流調速系統(tǒng)同樣的靜、動態(tài)性能。矢量控制具有良好的速度追蹤性能、速度控制可低至零速、負載變化對調速精度影響小、轉矩控制可低至停轉轉矩的特點。

⑵采用變頻智能調速的優(yōu)勢

    ①自身穩(wěn)壓功能。變頻器可控帶式輸送機起動過程的起動電流大為減小，電動機所承受的電流沖擊極大降低，也避免對電網(wǎng)的電流沖擊，無需考慮過大的電網(wǎng)余量。實際用電過程中，電網(wǎng)在不同時段的電壓波動較大，利用變頻器的自動穩(wěn)壓功能也有部分節(jié)能作用。

    ②適應不同工況。變頻器驅動對帶式輸送機不同驅動方式的負荷分配（功率平衡)、減速回饋、制動配合控制、集中控制及監(jiān)控等都有合理的解決方案，可以適應不同的工況。

    ③提高傳動效率。帶式輸送機的變頻器起動過程和電動機直接起動有很大區(qū)別。電動機直接起動時電流沖擊達4～7倍電動機額定電流，但輸出力矩并不大。采用變頻器時可以控制電動機起動電流，而且電動機輸出力矩可以達到電動機額定力矩1.5倍以上。

    ④減少對機械設備沖擊。變頻器內置的速度給定積分器可以自由設定加減速度時間，配合S曲線控制起動過程的加速度，避免產生對帶式輸送機機械設備的沖擊，延長電動機壽命。

    ⑤大幅度減少系統(tǒng)維護量。變頻器功能完善，具有完備的保護功能和故障診斷能力，極大減少電動機、減速箱及帶式輸送機的故障，降低運營成本。

    ⑥多方面節(jié)約能源。通常情況下，電動機在設計過程中都留有一定程度的裕量，普通電動機只有接近滿載時才效率最高、功率因數(shù)最佳。帶式輸送機的電動機經常工作于滿電壓、滿速度而負載很小，有相當部分時間只是空載或輕載運行，降低電動機效率，造成不必要的電能損失。采用變頻智能調速技術后，電動機與減速器之間是直接硬聯(lián)接，不再設液力偶合器，系統(tǒng)的傳遞效率比液力偶合器的驅動效率高3%～5%，變頻智能調速的功率因數(shù)在帶式輸送機整個運行過程中均為0.90以上。

    ⑦經濟性分析。采用變頻智能調速技術無需太多的機械設備，設備配置結構簡單，安裝和維修方便，減少其它設備的投資。采用變頻驅動后，整體降低帶式輸送機的裝機功率及帶強，提高驅動效率，減少電能消耗，延長電動機和機械設備的使用壽命，降低維護費用；同時，系統(tǒng)操作集中，自動化程度高，減少維護檢修人員，具有很高的經濟效益和社會效益。

3  帶式輸送機變頻調速負載智能跟蹤控制研究

    兗州礦業(yè)（集團）公司楊村煤礦開展帶式輸送機變頻調速負載智能跟蹤控制技術的研究，通過實時檢測膠帶負載情況，實現(xiàn)動態(tài)調整帶式輸送機的變頻器功率輸出，調節(jié)膠帶運行速度，達到高精度膠帶自動跟蹤變速，解決膠帶輸送系統(tǒng)經常在空載及少載情況下仍全速運行的電能浪費問題，實現(xiàn)帶式輸送機的節(jié)能運行。

⑴問題產生

    楊村煤礦井下共有26部主煤流帶式輸送機。由于技術問題，原有的膠帶運輸系統(tǒng)自動化程度低、人工操作勞動強度大，長期以來給礦井的生產和管理帶來難度。2006年對膠帶運輸系統(tǒng)進行自動化改造時僅對膠帶的集中控制作了相應處理，但對膠帶的調速節(jié)能未做考慮。原有帶式輸送機變頻智能調速啟動，達到給定頻率后工頻運行，無論煤量多少膠帶始終運行在恒定速度下，即使膠帶處于空載下電動機也全速運行，機械磨損和老化問題日趨嚴重，性能逐年下降、故障率增加、設備維修難度大、系統(tǒng)效率低、調速范圍有限、穩(wěn)定性差。
   

⑵技術改造

    楊村煤礦井下東翼膠帶運輸系統(tǒng)東翼二采區(qū)帶式輸送機采用2臺電動機驅動。整個系統(tǒng)由變頻器拖動2臺125kW異步電動機并聯(lián)運行。帶式輸送機負載智能跟蹤控制研究的目的是根據(jù)東翼三采區(qū)帶式輸送機運輸煤量來調節(jié)東翼二采區(qū)帶式輸送機帶速，實現(xiàn)東翼二采區(qū)帶式輸送機節(jié)能運行。

    ①關鍵設備選型。a.變頻電動機。帶式輸送機通過變頻智能調速，原東翼二采區(qū)帶式輸送機2臺驅動電動機選用普通防爆電動機，更換為防爆變頻電動機。隔爆型變頻調速電動機已廣泛在煤礦使用，其調速性能、使用壽命比普通防爆電動機要好，但需單獨配置冷卻風扇。b.皮帶秤。電子皮帶秤在煤礦已廣泛應用，根據(jù)帶式輸送機的運載量、速度、安裝傾斜度、長度及要求的準確度進行選型至關重要，只有稱量準確才能使控制更精確。

    ②設備布置。在東翼三采區(qū)帶式輸送機尾處安裝1臺電子皮帶秤，在東翼二采區(qū)帶式輸送機頭安裝1臺負載智能跟蹤控制器，采集東三皮帶秤載重及電動機電流，構成以膠帶載重為主、電流檢測為輔的負載智能跟蹤控制系統(tǒng)，根據(jù)東三帶式輸送機實際煤量的變化和電動機電流的大小，動態(tài)調整東翼二采區(qū)帶式輸送機變頻器功率輸出、調節(jié)帶式輸送機轉速，實現(xiàn)帶式輸送機自動跟蹤變速、分段節(jié)能運行。

    ③實驗研究。帶式輸送機的動力學分析復雜，為確認負載調速能否真的實現(xiàn)帶式輸送機節(jié)能，他們做了大量實驗，運用先進的建模理論建立帶式輸送機模型，明確膠帶速度、煤流量及消耗電能之間的關系。

    ④算法設計。帶式輸送機控制系統(tǒng)是復雜的非線性系統(tǒng)。實際輸煤過程中，煤流量是不均勻的，且其檢測的是前一條膠帶的煤流量，存在一定的時間滯后。他們結合實驗研究所得模型，運用先進的智能控制算法實現(xiàn)帶式輸送機的節(jié)能控制，即模糊控制實現(xiàn)負載的智能跟蹤控制。模糊控制是在控制中應用模糊集合理論、模糊語言、模糊邏輯的知識模擬思維方法，用計算機實現(xiàn)與人相同的控制?；痉椒ㄊ菍⒉僮髡叩慕涷灴偨Y成若干條模糊控制規(guī)則，經過模糊處理存儲在計算機中，仿照人腦的推理過程確定推理規(guī)則。計算機根據(jù)推理規(guī)則確定推理法則，并根據(jù)信息按照控制規(guī)則和推理法則做出相應的模糊決策，完成控制動作。

    ⑤與原膠帶自動控制系統(tǒng)集成。東二帶式輸送機保護裝置采用 TK200控制系統(tǒng)，變頻器采用ZJT200/660控制器，已經實現(xiàn)帶式輸送機低速起車、變頻器達到一定頻率后進入工頻運行及沿線保護動作時停車等功能。為了實現(xiàn)東翼運輸系統(tǒng)的安全節(jié)能運行，他們將東翼二采區(qū)帶式輸送機的負載智能跟蹤調速系統(tǒng)與原有膠帶保護控制系統(tǒng)進行整合；增加負荷智能控制器，實現(xiàn)與 TK200控制系統(tǒng)和變頻器的通訊，做到沿線保護檢測與控制變頻器調速運行和調節(jié)電動機功率平衡，達到東翼二采區(qū)帶式輸送機安全節(jié)能運行的目的。

⑶關鍵技術及創(chuàng)新點

    ①關鍵技術。增加可靠性，載荷測量結合皮帶秤及電動機電流實現(xiàn)容錯冗余測量；通過實驗獲得膠帶速度、煤流量及消耗電能的可靠數(shù)據(jù)，運用神經網(wǎng)絡技術和模糊數(shù)學等現(xiàn)代數(shù)學方法建立非線性的節(jié)能優(yōu)化調速模型；考慮煤流量的不均勻及模糊性，實現(xiàn)模糊智能控制算法；設置能量消耗率為目標函數(shù)，實現(xiàn)優(yōu)化控制策略。

    ②創(chuàng)新點。對膠帶輸送系統(tǒng)首次應用神經網(wǎng)絡技術和模糊數(shù)學等現(xiàn)代數(shù)學方法建立非線性的節(jié)能優(yōu)化調速模型；對膠帶輸送系統(tǒng)運用先進的模糊智能控制方法，實現(xiàn)自適應負載變化的調速控制，節(jié)約人力，延長設備使用壽命；以能量消耗率作為目標函數(shù)，使能量消耗率最小化，實現(xiàn)過程的優(yōu)化控制，達到節(jié)能目的。

⑷體會

    楊村煤礦針對膠帶輸送系統(tǒng)空載及少載情況仍全速運行的情況，運用神經網(wǎng)絡技術建立帶式輸送機負載、能耗和運行速度之間的非線性模型，在此模型的基礎上運用模糊智能控制方法，通過優(yōu)化模糊規(guī)則，實現(xiàn)帶式輸送機自適應負載變化的調速控制，同比節(jié)約電能20%，節(jié)能效果顯著；同時，延長膠帶系統(tǒng)的使用壽命，降低維修量，在膠帶輸送系統(tǒng)的節(jié)能自動化技術與應用方面起到領先示范作用，可推廣至自適應負載變化的調速系統(tǒng)中。

4  PLC程序智能控制系統(tǒng)和變頻器在帶式輸送機的應用

    為了解決長距離帶式輸送機控制系統(tǒng)多電動機驅動過程中的功率不平衡和大功率帶式輸送機軟啟動、軟停車的問題，兗州礦業(yè)（集團）有限責任公司在東灘煤礦帶式輸送機電控系統(tǒng)應用變頻器及PLC程序智能控制系統(tǒng)，有效延長帶式輸送機膠帶及機械系統(tǒng)的使用壽命。

⑴原有帶式輸送機電控系統(tǒng)

    東灘煤礦井下東翼帶式輸送機設計帶速3.15m/s，帶寬1200mm，運輸能力1600t/h，水平巷道運輸，設計運輸長度3400m。根據(jù)東灘煤礦生產接續(xù)需要，實際安裝長度2100m，驅動布置方式為機頭三驅動滾筒（配置4個驅動單元）、機尾單驅動滾筒（配置1個驅動單元）。驅動單元配置型式為“電動機+限矩型液力偶合器+減速器+驅動滾筒”。電動機型號YB355M2-4，電壓660/1140V，配置6臺電動機，功率250kW。此帶式輸送機電控部分采用三菱PLC控制程序，安裝在原法國K5S控制柜內，電動機主開關采用貝克公司KE1004開關。控制系統(tǒng)無法解決多機驅動過程中功率平衡及長距離帶式輸送機平緩啟動的問題。

⑵變頻器及智能控制系統(tǒng)應用設計

    ①變頻器的啟動控制曲線設計。膠帶本身是彈性體，在膠帶負載運行時又具備極大的慣性，帶式輸送機起動加速度與停車減速度越大則膠帶儲存的能量越大，釋放這些能量對帶式輸送機機械系統(tǒng)產生極大的沖擊。防爆變頻器的起動、停止時間是任意可調的，即起動時的加速度和停車時的減速度任意可調，為了平穩(wěn)起動還可匹配與其具備的S型加減速時間，將帶式輸送機起停時產生的沖擊減至最小。帶式輸送機啟動前輸送帶處于松弛狀態(tài)，為避免輸送帶的沖擊，將輸送帶拉緊啟動可進一步改善啟動峰值張力作用，這樣需要在啟動開始階段加入一段時間延遲段。延遲段的速度一般根據(jù)設計經驗，取帶速10%，通常情況下中長距離帶式輸送機的啟動最大加速度不大于0.1m/s2。最終，實現(xiàn)優(yōu)越的軟啟動、軟停止特性理想的軟啟動速度曲線，帶式輸送機平穩(wěn)啟動，整個啟動過程中加速度最大值較小，沒有突變，最大限度減小啟動慣性力和啟動沖擊力。

    ②實現(xiàn)起動時功率平衡。東灘煤礦東翼帶式輸送機系統(tǒng)為多滾筒驅動，要求位于機頭的各滾筒同步啟停，6臺電動機同時運行。前2臺電動機處于同軸，同軸的1#電動機為主機、2#電動機為轉矩跟蹤；不同軸的3#、4#、5#電動機為速度跟蹤。他們設定將1#變頻器的速度輸出作為3#、4#、5#變頻器的速度輸入。由于6#電動機相距離帶式輸送機機頭較遠，膠帶彈性變形較大，設定時對主機以速度跟蹤為主、轉矩跟蹤為輔。設計起動時由主機發(fā)出信號，從機作回應后通電1#～5#機先行啟動，6#機滯后T時間待上部緊邊膠帶拉緊即將完畢時啟動，實現(xiàn)6臺電動機功率平衡。

    ③重載起動及驗帶功能。帶式輸送機在輸煤過程中任意時刻都可能立即停車再重新起動，必須考慮重載起動能力，低頻運轉時刻輸出1.5～2倍額定轉矩。低速驗帶功能是帶式輸送機檢修主要要求。變頻調速系統(tǒng)為無級調速的交流傳動系統(tǒng)，空載驗帶狀態(tài)下變頻器可調整電動機工作與5%～100%額定帶速范圍內的任意帶速長期工作。

    ④分布式智能控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡通訊功能。智能控制系統(tǒng)采用分布式控制系統(tǒng)結構。由PLC可編程控制箱和本安操作臺構成。系統(tǒng)采用德國SIEMENS公司S7-300系列PLC作為主控元件。每臺變頻器內部裝有1臺S7-200系列PLC作為從站，主站S7-300與從站S7-200通過PROFIBU進行通訊，實時對各變頻器進行控制，以保證系統(tǒng)的動態(tài)可靠性。這個系統(tǒng)配置工頻應急系統(tǒng)，在變頻器出現(xiàn)故障時，可由工頻直接起動，并對電動機提供相應保護。

⑶變頻器及智能控制系統(tǒng)應用結果

    變頻器從啟動至帶式輸送機全速運轉時間90s，帶式輸送機空載時1#、2#、3#、4#、5#電動機的電流分別為38A、53A、35A、39A、52A；帶式輸送機滿載時1#、2#、3#、4#、5#電動機的電流分別為47A、75A、43A、53A、90A?？梢钥闯觯瑤捷斔蜋C空載及滿載都運轉平穩(wěn)，避免對機械系統(tǒng)的沖擊。帶式輸送機采用西門子PLC程序智能控制系統(tǒng)后系統(tǒng)性能可靠，具備各驅動電動機的功率平衡功能，系統(tǒng)故障率大大降低，智能控制系統(tǒng)操作維護方便。軟啟動系統(tǒng)采用變頻器及控制系統(tǒng)采用PLC控制在井下帶式輸送機上應用較為成功。

5  無齒輪永磁同步變頻智能調速技術在帶式輸送機的應用

    傳統(tǒng)的DSJ80型帶式輸送機驅動系統(tǒng)采用異步電動機、液力偶合器、減速器將動力傳給滾筒，驅動系統(tǒng)效率低、啟動不平穩(wěn)、重載啟動困難，減速器、偶合器等部件維護、更換頻繁。兗州礦業(yè)（集團）公司機械制修廠將帶式輸送機驅動系統(tǒng)改造為無齒輪永磁同步變頻直驅系統(tǒng)，即驅動系統(tǒng)由永磁同步電動機與變頻器智能調速技術相結合實現(xiàn)動力的傳遞。由于去掉減速器、液力偶合器，整個驅動系統(tǒng)高效節(jié)能、低噪音、免維護、輸出轉矩大、啟動平穩(wěn)、恒轉矩控制。

⑴帶式輸送機兩種驅動系統(tǒng)比較

    ①傳統(tǒng)的驅動系統(tǒng)。由輸送機機頭架、減速器、液力偶合器和異步電動機組成。異步電動機式輸送將電能轉化為機械能，通過減速器和液力偶合器驅動帶式輸送機；液力偶合器具有減緩沖擊、隔離扭振的功能，可延長電動機啟動時間，降低啟動電流；減速器降低轉速，增加驅動力矩。

    ②無齒輪永磁同步變頻智能調速直驅系統(tǒng)的驅動系統(tǒng)結構。電動機連接法蘭承載永磁直驅電動機與輸送機機頭架之間的連接作用，保證電動機軸伸端與輸送機滾筒軸的同心度；永磁直驅電動機將電能轉變?yōu)闄C械能，在變頻器的配合下直接輸出與帶式輸送機帶速相吻合的轉速，無需減速器和液力偶合器而直接驅動帶式輸送機，不但效率提高，而且實現(xiàn)免維護。

⑵無齒輪永磁同步變頻智能調速直驅系統(tǒng)驅動系統(tǒng)特點

    ①采用傳統(tǒng)驅動系統(tǒng)時，啟動電流為電動機額定電流4～7倍，大的瞬間起動電流在啟動過程中產生沖擊，引起電動機內機械應力和熱應力發(fā)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(wǎng)電壓下降，影響電網(wǎng)內其它設備的正常運行。采用無齒輪永磁同步變頻智能驅動，利用變頻器的智能調速功能可實現(xiàn)0Hz開始緩慢啟動，啟動過程平滑穩(wěn)定，對機械部件基本無沖擊，避免異步電動機啟動時對輸送帶的過度拉伸，同時可實現(xiàn)重載啟動。

    ②傳統(tǒng)驅動系統(tǒng)運行時，由于液力偶合器、減速器、齒輪長時間工作，液力偶合器經常出現(xiàn)軸承損壞、工作液體滲漏、葉片被打壞等故障，減速器經常出現(xiàn)軸承損壞、油封漏油、齒輪磨損等故障，增大維修量，影響運輸效率；無齒輪永磁變頻智能驅動系統(tǒng)減去這些中間環(huán)節(jié)，取消傳統(tǒng)系統(tǒng)的減速器和液力偶合器，簡化系統(tǒng)安裝調試，振動和噪聲大為降低。

    ③傳統(tǒng)的驅動系統(tǒng)，電壓降系數(shù)92%，多電動機驅動功率不平衡系數(shù)93%，液力偶合器效率96%，減速器效率94%，異步電動機效率92%,整個系統(tǒng)效率71%。無齒輪永磁同步變頻智能直驅系統(tǒng)正常工作時，機械效率100%，電壓降系數(shù)1，多電動機驅動功率不平衡系數(shù)1，永磁直驅電動機效率93%，整個系統(tǒng)效率93%。整體系統(tǒng)效率高,具有很好的節(jié)能效果。

    ④永磁電動機具有32極的高極數(shù)，最大轉矩可達額定轉矩2.8倍，無須減速器即可直接驅動傳動滾筒。采用此系統(tǒng)后，系統(tǒng)寬度與傳統(tǒng)的傳動系統(tǒng)寬度相同，總長度約減少l500mm，整體系統(tǒng)質量減輕約1.2t，而且電動機采用法蘭式直接連接，保證電動機與帶式輸送機機架的同心度，延長電動機的使用壽命，給井下安裝帶來方便。

    ⑤無齒輪永磁同步變頻智能直驅系統(tǒng)內置多機軟件功率平衡和智能切換功能，機械結構簡單，通過軟件實現(xiàn)功率平衡對電動機的保護比原先可靠很多。功率較小時，可單機運行或多機冗余切換運行，保證系統(tǒng)多機備用，根據(jù)輸送帶上物料的多少實現(xiàn)閉環(huán)速度控制。物料較少時可降低帶速，避免“大馬拉小車”現(xiàn)象的發(fā)生，對設備保養(yǎng)、節(jié)能降耗的效果非?？捎^。

    ⑥減少直接成本。1臺DSJ80型帶式輸送機需要減速器及液力偶合器各2臺，節(jié)省購買費用26000元；變頻啟動減小對輸送帶的沖擊，輸送帶材料由原先PVC800S降為PVC680S，帶長1700m節(jié)省34000元。

    綜上所述，無齒輪永磁同步變頻智能直驅系統(tǒng)的優(yōu)點十分明顯，在DSJ80型帶式輸送機應用后，運行平穩(wěn)、噪聲低、安全可靠，節(jié)能效果顯著。

6  變頻智能調速在煤礦井下可伸縮帶式輸送機的應用

    在煤礦運輸環(huán)節(jié)中，運輸順槽采用可伸縮帶式輸送機作為綜采工作面煤炭運輸?shù)淖詈笠粋€環(huán)節(jié)，是保證煤礦高產高效、安全運輸?shù)闹匾O備之一。但是生產現(xiàn)場工作面會經常出現(xiàn)重載無法啟動、上運過程中倒轉、下運過程中飛車、儲帶過短及倦怠緩慢造成效率低下、運輸距離過長或者上運大傾角驅動力不夠等問題，嚴重制約生產。可伸縮帶式輸送機的性能、可靠性、經濟性和使用壽命的關鍵之處就是采取何種軟啟動方式。兗州礦業(yè)（集團）公司綜機設備租賃站在深入調查各類事故的基礎上，認為出現(xiàn)重載無法啟動、斷膠帶等事故的主要原因是啟動性能的好壞。同時，他們還結合生產實際，對變頻智能調速技術在煤礦運輸順槽可伸縮帶式輸送機中的應用進行了總結分析。

⑴煤礦井下可伸縮帶式輸送機的通用軟啟動方式

    ①液力耦合器。可以改善機器的啟動性能并具有過載保護，提高電動機和驅動機構的壽命、平衡各電動機的功率輸出并且價格便宜、運行可靠、使用維護方便，但其有滑差、效率低、 漏油也時有發(fā)生，并且它無法實現(xiàn)真正意義上的曲線啟動。可滿足一般運輸傾角平滑、運量一般、距離合理、調速精度和運行要求不高的普通綜采工作面的運輸需求。

    ②差動式輪系液粘調速裝置。軟啟動特性比較完美，但它是進口產品，價格偏高，而且無法在低速段長期運行，無法提供可調驗帶速度，對于長距離運輸非常不利。加上我國目前煤礦的管理水平、技術力量、工人素質及資金力量等方面都存在一定的困難，一般不予考慮采用此方案。

    ③變頻智能調速裝置。隨著科學技術的進步，以變頻智能調速技術為代表的近代交流調速技術有了飛速的發(fā)展。交流變頻智能調速技術以其高效的調速性能、顯著的節(jié)電效果被認為是一種最有前景的交流調速方式。礦用隔爆型兼本質安全型變頻器是專為煤礦生產的設備控制裝置，適用于三相交流電動機的調速控制，具有啟動轉矩大、啟停平穩(wěn)等特點，能實現(xiàn)交流電機在各種負荷情況下的平滑啟動、調速、停車等功能，徹底消除機械及電氣沖擊，延長設備使用壽命，尤其對膠帶的保護效果特別好，極大延長膠帶的使用壽命，節(jié)約大量資金。

⑵煤礦井下可伸縮帶式輸送機變頻智能調速的特點

    ①高功率因數(shù)。變頻智能調速裝置可以在很寬的轉速范圍內保證高功率因數(shù)運行（19%以上轉速時功率因數(shù)大于0.96%），而液力偶合器低速運行時功率因數(shù)低于電動機額定功率因素，如果在60%以下轉速時功率因數(shù)低于0.6。采用液力耦合器如需提高功率因數(shù)，則要外加功率因素補償裝置，費時費力。

    ②啟動、停止性能平穩(wěn)。膠帶的平穩(wěn)啟動降低對膠帶拐彎裝置的沖擊，保證膠帶拐彎裝置的完好；因為斷膠帶事故多發(fā)生在膠帶啟動過程中，膠帶的平穩(wěn)啟動減弱對膠帶的瞬間沖擊，避免斷膠帶與斷膠帶扣事故；運料回收過程的低速運行，避免閉鎖不及時帶來的工作量及安全隱患，保證運料人員的安全。

    ③運行可靠、易于維護。液力耦合器機械機構和管路系統(tǒng)復雜，維護工作量大，出現(xiàn)故障時無法直接定速運行，必須停機檢修。雖然高壓變頻裝置電子線路比較復雜，但目前技術已趨成熟，尤其是單元串聯(lián)多電平方式的高壓變頻裝置具有單元自動切換和冗余運行特性，單元故障時可不停機連續(xù)運行，而且檢修維護相當容易，只需定期更換進風濾網(wǎng)即可。

    ④調節(jié)及控制特性。液力耦合器依靠調節(jié)工作腔油量改變輸出轉速，響應速度可能跟不上控制需要；變頻調速的頻率改變速度相當快，可以采用系統(tǒng)允許的最高速度進行調節(jié)。液力耦合器的速度調節(jié)精度較低；變頻調速屬于數(shù)字式控制，穩(wěn)頻精度高，可以實現(xiàn)精確控制。

    ⑤經濟效益。采用液力耦合器初期投資比變頻調速裝置少，但是變頻智能調速效果及其它方面均明顯優(yōu)于液力耦合器。以1000kW電動機為例，應用變頻調速裝置比液力耦合器每年節(jié)電138萬kWh，如果變頻調速裝置比液力耦合器需多投資60萬元，則一年多即可收回；以后的運行情況是變頻智能調速比液力耦合器每年節(jié)省數(shù)十萬元的開支，因此總體回報效果更佳。

7  結束語

    隨著生產力的提高和技術的不斷進步，煤礦綜采工作面裝備水平得到了長足發(fā)展。目前井下運輸順槽用可伸縮帶式輸送機正在向高速度、大運量、長距離、大傾角、大功率方向迅速發(fā)展，作為綜采工作面煤礦運輸環(huán)節(jié)中的重要組成部分是保證煤礦安全生產、高產高效的重要設備之一。交流電動機驅動是目前礦井運輸設備采用的主要驅動形式，具有簡單、可靠、適應性強等優(yōu)點，但存在起動力矩小、直接起動電流大及運行不經濟等缺點。隨著變頻智能調速技術的不斷發(fā)展與成熟，變頻器被廣泛應用于煤礦生產的各個環(huán)節(jié)。為滿足礦井生產需求，交流電動機采用變頻驅動，對多點驅動系統(tǒng)進行技術革新，在頻率范圍、動態(tài)響應、工作效益、調速精度、輸出特性及使用方便等方面比以往的調壓調速、變極調速、串級調速、滑差調速和液力偶合器調速等均較為優(yōu)越，同時還有顯著的節(jié)電效果，是企業(yè)技術改造和產品更新?lián)Q代的理想設備。