0 引言 皮帶機是現(xiàn)代化煤礦高產(chǎn)高效的主要運輸設(shè)備，皮帶機的拖動技術(shù)形式多樣，調(diào)速型液力偶合器、CST、固態(tài)軟啟動（既可控硅軟啟動）、交流變頻拖動等多種形式。煤礦井下皮帶機目前對拖動技術(shù)的要求越來越高，基本要求是：①控制簡單，啟動特性好，調(diào)速性能好，啟動轉(zhuǎn)距大；②節(jié)能；③工作可靠，維護量?。虎軆r格適中。采用無速度傳感器矢量控制的隔爆變頻器能夠滿足用戶要求，是井下皮帶機拖動的發(fā)展方向。 1 隔爆變頻器技術(shù)簡介 經(jīng)過不斷的研究與實驗，由唐山開城電器公司生產(chǎn)的ZJT-30隔爆兼本安智能變頻調(diào)整裝置通過引進國外高效能熱管散熱技術(shù)，其極低熱阻的高效散熱性能，優(yōu)越的雙面散熱形式使主要散熱得到解決，最大散熱能力達到650KW/1140V變頻器的散熱需要。 針對煤礦井下的特殊環(huán)境，隔爆變頻器除了在箱體結(jié)構(gòu)方面采取了相應(yīng)的防潮、防滴水措施外，在主回路方面盡量加大爬電距離與電氣間隙，在控制回路方面，所有的控制板均采取了特殊防潮措施。隔爆變頻調(diào)速裝置采用無速度傳感器的矢量控制方式。實現(xiàn)精確的磁場定向矢量控制需要在異步電動機上安裝精密的測速裝置，但在井下膠帶運輸機上安裝測速裝置是很困難的，同時會增加系統(tǒng)的維護量。無速度傳感器的矢量控制的基本控制思想是根據(jù)輸入的電動機的參數(shù)，按照一定的關(guān)系分別對作為基本控制量的勵磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)矩電流進行檢測，并通過控制電動機定子繞組電壓的頻率使勵磁電流（或者磁通）和轉(zhuǎn)距電流的指令值、檢測值達到一致，并輸出轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)矢量控制。采用無速度傳感器矢量控制方式的變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流調(diào)速系統(tǒng)相匹配，而且可以控制異步電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，以保證在低頻運行時額定轉(zhuǎn)矩的輸出可達到1.8倍。 AJT系列隔爆變頻器為了保證系統(tǒng)的可靠性，主回路器件全部選用進口器件，IGBT為德國EUPEC公司產(chǎn)品，耐壓為3300VDC，電流可達到2000A，最大功率可達到500kW。 目前，ZJT系列隔爆變頻器還存在一些不足之處，首先是體積較大；另外由于直流母線依靠大型電解電容平波，而電解電容壽命均在3a左右，因此需要在使用4-5a后更換電解電容（費用為3000 - 5000元）。 2 變頻器在皮帶機拖動上的應(yīng)用特點 2.1 優(yōu)越的軟起動、軟停止特性。 隔爆變頻器的起動、停止時間是任意可調(diào)（0-10min）的，也就是說起動時的加速度和停車時的減速度任意可調(diào)，同時為了平穩(wěn)起動，還可匹配其具備的S型加減速時間，這樣可將皮帶機起停時產(chǎn)生的沖擊減少至最小，這是其它驅(qū)動設(shè)備難以達到的。 2.2 驗帶功能 煤礦的生產(chǎn)運輸系統(tǒng)多以皮帶機為主，運輸系統(tǒng)檢修維護的主要工作是皮帶機的檢修維護，低速驗帶功能是皮帶機檢修的主要要求，變頻調(diào)整系統(tǒng)為無極調(diào)速的交流傳動系統(tǒng)，在空載驗帶狀態(tài)下，變頻器可調(diào)整電機工作在5%-100%額定帶速范圍內(nèi)的任意帶速。 2.3 平穩(wěn)的重載起動 皮帶機在運煤過程中任意一刻都可能立即停車再重新起動，必須考慮“重載起動”能力。由于變頻器采用無速度傳感器矢量控制方式，低頻運轉(zhuǎn)可輸出1.5-2倍額定轉(zhuǎn)矩，因此最適于“重載起動”。 2.4 功率平衡 煤礦井下皮帶機系統(tǒng)多為雙滾筒驅(qū)動或多滾筒驅(qū)動，為了保證系統(tǒng)內(nèi)的同步性能，首先，要求位于機頭的各滾筒應(yīng)同步啟停，在某一電機故障時能使系統(tǒng)停機，同時為了保證系統(tǒng)的運輸能力，應(yīng)盡量保證各滾筒之間的功率平衡。通過調(diào)整相應(yīng)兩變頻器的速度給定來調(diào)整兩電機之間的速度差，便可以任意增大或減小兩驅(qū)動電機的電流差值的大小，因此可以通過單獨的控制系統(tǒng)控制各電機的電流值，通過調(diào)整各電機的速度來使各電機電流值逐步趨于平衡，這便形成了一個動態(tài)的功率平衡系統(tǒng)。 2.5 自動調(diào)速、節(jié)電效果明顯 對應(yīng)于煤礦的特殊生產(chǎn)條件，有時，煤的產(chǎn)量是極不均勻的，當然皮帶機系統(tǒng)的運煤量也是不均勻的，在負載輕或無負載時，皮帶機系統(tǒng)的高速運行對機械傳動系統(tǒng)的磨損浪費較為嚴重，同時電能消耗也較低速運行大的多，但因生產(chǎn)的需要皮帶機系統(tǒng)又不能隨時停車，采用單獨的控制系統(tǒng)對前級運輸系統(tǒng)的載荷、本機運輸系統(tǒng)的載荷進行分別測量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。對于載荷不均的皮帶機系統(tǒng)，可大大節(jié)約電能。 2.6 降低膠帶張力 由于采用隔爆變頻器所產(chǎn)生的良好起動特性，至少可降低起動張力30%，如在初期設(shè)計選擇膠帶強度時可降低一個標號。在實際應(yīng)用過程中，由于降低了起動沖擊，皮帶機機械系統(tǒng)的設(shè)備損耗也隨之降低，尤其托輥及滾筒的壽命成幾倍的延長。 2.7 具有工頻轉(zhuǎn)換功能 為了不影響生產(chǎn)，萬一有故障，可以轉(zhuǎn)換到工頻旁路工作，檢修時間維護變頻器。在生產(chǎn)需要長期全速運行時，變頻器起動后也可選擇切換到工頻運行，這樣可延長變頻器內(nèi)電解電容壽命。 3 應(yīng)用實例 北京昊華能源集團（原北京礦務(wù)局）長溝峪礦主上運皮帶機，寬800mm，斜長1360m，提升高度380m，角度為16°，采用3×160kW驅(qū)動方式，單機額定電流190A，該皮帶機擔(dān)負全礦四個水平的運輸任務(wù)，年運輸量為120萬t左右。2003年初配置了3臺ZJT型隔爆兼本安變頻調(diào)速裝置，該系統(tǒng)起動時間60S，最大起動轉(zhuǎn)矩可達到200%，無論負荷大小均可實現(xiàn)平穩(wěn)起動，重載平穩(wěn)起動效果明顯，并可輕松實現(xiàn)驗帶功能，操作簡單?？筛鶕?jù)皮帶機煤量大小來調(diào)整皮帶運行速度。投入運行后整個皮帶機系統(tǒng)及驅(qū)動電機的故障明顯減少，尤其是托輥及滾筒的壽命延長，投入運行至今，除出現(xiàn)過一次過熱故障報警燈亮，司機停車，復(fù)位正常，從未出現(xiàn)過任何其它故障。 4 結(jié)論 現(xiàn)場應(yīng)用證明，采用隔爆變頻器將大大提高皮帶機的可靠性，降低機械系統(tǒng)損耗，減少運輸系統(tǒng)的維護量，且節(jié)能明顯。隔爆變頻器以其特有的軟啟動特性，較高的性價比，將成為井下皮帶機拖動的發(fā)展方向。