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变频调速在带式输送机上的应用
发布时间：2013-09-11 09:22 来源：未知
0、引 言
在我国《煤矿安全规程》规定，带式输送机必须加设软起动装置�；糁菝旱缂殴纠钛抛嚎蟠蟛糠植捎媒涣髡婵战哟テ髦苯悠舳�，在使用中存在以下问题：1）由于接触器对电阻进行分段切换，接触器、电阻器等维护维修量大，且碳刷易损坏。大大增加了维护人员的工作强度和运行成本；2）在调速过程中通常采用接触器短接上一级或多级电阻，往往会造成接触器的触点粘在一起，从而导致事故发生或无法实现切换，严重影响系统工作的可靠性；3）运行性能差，难以实现恒减速控制，启动和调速过程中机械冲击大，无法实现恒转矩运行。为此，对该电控系统进行更新和技术改造。
1、带式输送机起动和制动过程分析
带式输送机在起动和制动过程中，需克服运动系统的惯性，使输送机由静止状态逐渐加速至额定带速运转或减速至�；埂Ｔ谄鸲椭贫北匦肟悸嵌汉�，并保证起动、制动时在最不利的情况下确定的加（减）速度能保证物料与输送带间不打滑。
1.1起动过程动栽荷分析
带式输送机作为一个复杂的机电系统，负载重、带速高，在起动和制动的过渡过程中，输送带中将产生很大的动张力，可能导致输送带的整体或局部滑动，引起输送带传动面及驱动滚筒衬垫强烈磨损和发热，使输送带与滚筒间粘着系数降低，甚至难于继续起动和运行。输送带在动张力的作用下，还会使其安全系数降低，张紧装置负荷显著增大，产生很大的附加位移和冲击，甚至损坏机件。
带式输送机的起动过程总体分为三个阶段；初动阶段，由牵动整条输送带所需的时间决定：静阻力施加于驱动滚筒的阶段，由静阻力从最后一个托辊组反射回驱动滚筒所需的时间决定：以及输送机起动到额定速度的阶段。
输送机的起动过程是一个不稳定的工况，由于所采用的交流电机特性的影响，输送带中的动张力往往在起动过程中达到最大值。输送带是一个粘弹性体，在驱动力的作用下会产生粘弹性变形，由于不稳定而产生动张力，同时输送带在起动前各部分的静阻力各不相同，是一个逐级起动的过程。对输送带中的某一带段来说，只有它两端的拉力差大于它所受的静阻力时，才会起动。在起动的一瞬间，静阻力变为动阻力，带段开始运动。在这一过程中，由于静阻力到动阻力的突变，使输送带产生振动，导致输送带截面内的动张力上升。
带式输送机的起动过程中，输送带的张力在初张力的基础上增加，驱动装置输入的驱动力作用在驱动滚筒绕入点的输送带上，并推动回程输送带。当输入的驱动力突变时，对输送带会产生冲击，产生峰值张力，它和输送机的长度，运行阻力，输送带的力学性质等因素有关。最有效的调整办法是通过软起动装置改变驱动装置的机械特性，使输入平稳变化，以消除峰值张力。
带式输送机阻转矩的大小与传输速度无关，属于恒转矩负载。在非稳定运动状态下，输送带除受静张力作用之外，还受速度变化引起的附加动张力的作用。动张力与静张力的叠加，引起输送带在驱动滚筒处张力的平均分配，导致输送机的不平稳运行，甚至引发输送带接头的失效及滚筒及其它部件的损坏，破坏输送机的正常运转。
2、技术改造
皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量能量。在皮带机起动过程中，如果不加设软起动装置，皮带内贮藏的能量将很快释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去，过大的张力波对皮带及皮带机架均有极大的破坏作用。在2008年一季度在二采区一部和二部皮带成功投用了两套KJPT-220/1140型隔爆兼本安型变频调速装置，皮带电机功率为2*250 kW和2*160 kW，电压1140伏。二季度在地面302,303和304皮带分别投用两套ACS800-04-0260-7+P901和一套ACS800-04-0145-7+P901型号660伏电压等级的变频装置，电机功率为160 KW，90kW和90 kW．三季度在401投用了ACS1013-AIO-BO-+OO型变频装置，电压600 V．功率250 kW。
在电机启动时，变频调速软启动装置通过改变交流电频率来改变电机转速，按系统调定时间匀速升至运行速度，启动平稳可靠，对整机冲击小，可延长胶带的使用寿命、降低胶带的强度等级，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。无论负荷大小均可实现平稳起动运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合一为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。使用中，重载平稳起动效果明显，系统增加了速度调整功能，可根据皮带机煤量的大小来调节整机运行速度。该系统投入实际生产后，整个皮带机系统及驱动电机的故障明显减少，托辊及滚筒的寿命延长，实现了皮带机多电机驱动时的功率平衡。
3、工业性试验
启动实测速度图及分析结果如下图1所示。分析速度图可以看到，加速段可以分成3段：A、初始段加速比较平缓，皮带运输机在10 s内有O速，加速到0.8m/s，加速度为0.08 m/sZ。B、系统有一个相对比较陡的加速段，速度由0.8 m/s加速到1.78 m/s，加速时间为5s，加速度为0.196 rrl/S2．没有超过0.2 m/sZ。C、初加速15 s后，开始了主加速段，这段时间为32秒，速度由1.78 m/s加速到4.26 m/s，加速度为0.077 5 m/sZ。
启动、停车全图如下图2所示。整个加速过程用时47秒，平均加速度0.0906m/s2．减速施闸时间7秒。
4、项目的使用效果和经济效益
项目使用效果和经济效益：1）改造装机功率1410kW．按照每班皮带启动两次，每次启动3 min，减少启动功率损耗50%．减少空载运行th．每班节电1 410+1 410*6*3/60=1 833度，每天计节约电费l 833*0.52*3=2 859元，每年合计节约电费104.4万元。2）与同期比事故率下降明显，没发生设备和供电事故，减少设备材料，配件投入68万元。3）皮带接头损坏现象降低明显，少做头60个，节约人工材料20万。
5、结束语现场应用证明．采用变频器来改造传统的带式输送机电控系统，不仅技术先进，而且能够创造巨大的经济效益和良好的社会效益。隔爆变频器以其特有的软启动特性，较高的性价比，大大提高了皮带机的可靠性，降低了机械系统损耗，减少了运输系统的维护量，且节能明显。
