下载文档原格式
变频技术在煤矿井下带式输送机智能视频调速中的应用随着工业化进程的不断加速，煤矿生产作为能源供给的重要组成部分也越来越受到关注。
在煤矿生产中，带式输送机作为重要的物料输送设备，在矿井井下承担着重要的任务。
而变频技术的应用则为带式输送机的智能视频调速提供了新的可能性。
一、现状分析在传统的煤矿生产中，带式输送机的驱动方式一般采用电机直接联动的方式，输出功率始终保持在定值。
这种驱动方式在实际运行中存在着一些问题，如启动冲击大、运行能效低、维护成本高等。
为了解决这些问题，广大矿山企业开始研究新的传动方式，希望能够提高带式输送机的运行效率和可靠性。
二、变频技术在带式输送机中的应用随着变频技术的不断发展和成熟，越来越多的煤矿企业开始采用变频器对带式输送机进行驱动。
变频技术是指通过改变交流电源电压、频率等参数，来控制电机的转速和输出功率的一种先进技术。
在带式输送机中，通过安装变频器，可以实现对电机速度的精确控制，实现无级调速，提高了输送机的运行效率和稳定性。
三、变频技术在带式输送机中的优势1. 启动平稳：传统的电机直接联动方式存在启动冲击大的问题，而采用变频技术可以实现软启动，减少了对输送机和电网的冲击，延长了设备的使用寿命。
2. 节能减排：变频器可以根据实际负荷大小来控制电机的转速，避免了长期处于满载状态下的低效运行，降低了能耗和运转成本。
3. 提高稳定性：变频技术可以实现精确控制输送机的速度和功率输出，使输送机运行更加稳定和可靠。
4. 远程监控：采用变频技术的带式输送机可以实现远程监控和故障诊断，为设备的维护和管理提供了更加便捷的手段。
四、智能视频调速的应用在变频技术的基础上，智能视频调速技术进一步提升了输送机的运行智能化水平。
智能视频调速技术是指通过视频监控系统实时采集、分析输送机的运行状态，结合先进的控制算法，实现对输送机的智能调速和运行监控。
1. 实时监测：通过视频监控系统，可以实时监测带式输送机的运行状态，包括输送带的张紧情况、负荷情况、输送速度等参数。
变频技术在煤矿井下带式输送机智能视频调速中的应用随着科技的不断发展，变频技术在煤矿井下带式输送机智能视频调速中发挥了越来越重要的作用。
传统的带式输送机调速方式效率低、响应速度慢，无法实现对输送机的精准控制，而采用变频技术可以实现对输送机的智能调速，提高了生产效率、节约了能源成本，同时提高了煤矿生产的安全性。
下面我们将从变频技术的应用原理、优势和煤矿井下带式输送机智能视频调速的实际应用案例来详细探讨这一话题。
一、变频技术的应用原理变频技术是指利用变频器对电机进行调速控制的技术。
传统的电机调速方式是通过改变电机的极数或者电源的频率来实现调速，但这种方式调速范围有限，并且效率低下。
而变频技术利用变频器对电源进行调控，可以实现对电机的精准调速，无级调速范围大，响应速度快，控制精度高。
在煤矿井下，带式输送机需要根据不同的工况进行精准调速，变频技术的应用可以有效满足这一需求。
1. 提高生产效率：带式输送机在煤矿井下承担着煤炭、矿石等物料的输送任务，需要根据生产需求进行精准调速。
传统的机械传动方式难以满足这一需求，而采用变频技术可以实现根据实际生产情况实时调整输送速度，提高了生产效率。
2. 节约能源成本：煤矿井下的输送机需要长时间运行，如果采用传统的调速方式会造成大量的能源浪费。
而采用变频技术可以根据实际需求调整电机的转速，避免了无用能耗，节约了能源成本。
3. 提高安全性：煤矿井下的环境复杂多变，传统的调速方式无法对电机进行精准控制，容易造成设备运行不稳定，从而增加了安全隐患。
而采用变频技术可以实现对电机的智能调速，保证了设备的稳定运行和安全性。
以某煤矿井下带式输送机智能视频调速系统为例，通过引入变频技术，实现了对输送机的智能调速和远程监控。
该系统采用了先进的变频器和 PLC 控制技术，实现了对输送机的精准调速，同时通过视频监控系统实时监测输送机的运行状况。
该系统的主要优点包括以下几点：1. 精准调速：系统采用变频器对输送机的电机进行控制，可以实现精准的调速，根据不同的工况进行实时调整，提高了生产效率。
变频器在输送带中应用摘要：随着现代国内外变频调速技术的不断成熟和提高，变频器在我国矿山机电设备中得到越来越广泛的应用。
某矿一区主运输送带输送原采用工频拖动，液力偶合器传动，存在传动效率低、启动电流冲击及机械冲击大等问题，造成了系统运行不经济；输送带和液力偶合器磨损严重，维修及维护成本高；由于是多电机驱动，很难做到多电机驱动功率平衡。
因此对输送带运输机采用变频控制，控制系统本身良好的控制性能和完善的保护环节，能有效避免事故的发生和延长输送带电机的使用寿命。
本文简要介绍了某矿一区主运输送带输送机的变频控制改造及使用情况。
关键词：变频器输送带电机软启动节能引言：某矿一区主运输送带担负着全矿的煤炭运输任务，运输量大，运行时间长，输送带的安全运行直接影响矿井生产任务能否顺利完成。
该输送带原传动方式为液力偶合器配合减速机，启动电流大，启动时对机械部分磨损严重甚至损坏，且输送带加速时间短，容易引起输送带张力变化，影响输送带寿命，由于是两台电机驱动，很难做到两台电机驱动功率平衡。
对该输送带进行了技术改造。
改用变频控制。
通过运行使用，运行安全稳定可靠，产生了较好的经济效益。
1.原控制方式及使用情况某矿一区主运输送带带宽b=1400mm，带速v＝3.2ｍ/ｓ；设计运输能力:1000t/h；配用电机型号YB2355m2-4，功率：2×250kw,电压1140v；巷道为平巷；输送带长度2500ｍ。
通过液力偶合器偶合减速机来驱动主副滚筒，然后通过滚筒与输送带间的摩擦力来带动输送带运行。
初期投入虽然不高，但维护费用较大。
另外输送带磨损严重，造成很大的安全隐患。
1.1变频器的原理变频器(Variable-frequency Drive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
2611 前言带式输送机具备运量大、连续运输、可靠性强等优点，是现阶段煤矿井下最为常用运输设备。
受煤炭赋存特点、采掘工艺以及生产安排等影响，井下原煤生产具有一定的不均衡性特点，导致带式输送机较长时间处于空载或者轻载状态，增加电能损耗以及设备磨损。
随着变频技术发展，井下部分电气设备采用变频控制，实现了设备的软启动，减少启动过程中产生的电气及机械冲击影响，但是变频器节能功能未能充分发挥。
在长期矿井生产中，煤矿电费的消耗大的问题一直不可避免，带式输送机作为主要耗能设备，对其高产高效运行是煤矿节能的关键要素。
带式输送机运行时，常常会出现过载的情况，所以为了保证带式输送机运行可靠性，需要进行一定功率裕量的设计，但在实际运载中，由于工况环境的恶劣性，使得运载很难达到满载状态，出现“大马拉小车”现象[1]。
而当输送机装载量较小时，此时皮带仍维持原功率运载，使得出现较大面积的电能消耗，所以解决带式输送机能耗损失，提升其运行效率对于矿井降本增效十分重要[2]。
本文基于前人的研究设计了一套带式输送机变频控制系统，有效降低了带式输送机的电能消耗，为矿井高效、经济发展做出贡献。
2 变频控制设计带式输送机是一种连续运输机械，其主要的传力方式为摩擦传力，是目前最有效的输送设备之一，带式输送机由输送带、驱动装置、机架、张紧装置、滚筒等几部分组成。
输送带是其主要承载及运输物料的部分。
驱动单元是整机的动力源头，其由电机、液粘软启动、减速器、制动器、逆止器、低速、高速轴联轴器共同组成，将驱动单元固定于镶嵌于地下的驱动架上。
托辊是支撑物料及输送带的部分，其是保证物料正常传输的关键。
为了防止滚筒与皮带由于摩擦力不足而造成的打滑，所以设置拉紧装置，机架则是输送机的主体构架[3]。
带式输送机结构如图1所示。
图1 带式输送机结构示意图带式输送机的主要工作原理是依靠皮带与滚筒形成的封闭环形，确保皮带与滚筒间存在较大的摩擦力，随着驱动滚筒运转，此时皮带依靠摩擦力进行运转，从而达到运输的目的。
浅谈变频器在带式输送机中的应用【摘要】随着生产的需要，带式运输机的运送长度、运货重量都在逐年增大，用户对输送机的性能要求也越来越高。
为了保证运输机的高效运行，减轻对机械和电网的冲击，实现经济效益和社会效益双赢的局面，企业对带式运输机进行了全面的改造升级。
把变频调速技术应用到了带式运输机中，减轻了运输负担，提高了经济效益。
【关键词】变频调速技术；带式运输机；PLC 节能1、带式输送机的运行现状在带式输送机中,胶带是一个弹性体,在静止或运行时胶带内贮藏了大的能盈,在胶带输送机启动过程中,如果不加设软启动装置,胶带内贮藏的能量将很快释放出去,在胶带上形成张力波并迅速沿着胶带传输出去。
过大的张力波极易引起胶带被撕断。
因此,《煤矿安全规程》规定,带式输送机必须加设软启动装置。
目前煤矿采用的软启动装置绝大部分是液力偶合器或CST,但这些一般都只能在工频状态下运行,没有用到变频技术。
电机不采用软起软停,启动电流很大,一般为电机额定电流的 4-7倍,启动瞬间电流会在启动过程中产生强烈冲击,引起电机内部机械应力和热力发生变化,对机械部分造成严重磨损甚至损坏,同时还将引起电网电压下降,影响到电网内其他设备的正常运行。
还有胶带磨损和维护等问题都会给企业带来和很大的损失,这不符合创建节能型社会的要求。
2、带式运输机的结构特点了解带式运输机的人都知道，这种运输机的结构复杂，布置宽度尺寸大，需要维修的部位多，能耗也比较高。
其驱动装置主要是由电机、联轴器、耦合器、制动器、减速机和滚筒组成的。
在带式运输机上采用变频技术可以缩小驱动装置的布置空间，还可以使设备实现软启动，让运输机的运转速度随着输送物资的重量进行变速。
这样既提高了运输效率又减少了耗电量，从而节约了成本。
3、变频器在带式输送中的应用3、1 现代化带式输送机的应用要求带式输送机装料起动时，负载转矩很大，要求电机驱动装置输出起动转矩也足够大，才能保证能使带式输送机顺利起动。
双滚筒分别驱动带式输送机需要由两台电机驱动，需要保证这两台电机输出功率相同，即功率均衡，避免电机之间输出功率不同，使出力大的电机出现过载或过流故障。
如果带式输送机用于向下运输，则需要考虑制动问题。
如果带式输送机使用的环境是在煤矿井下，则需要考虑使用防爆型的驱动装置。
3、2变频器的特点变频器实际上就是一个逆变器.它首先是将交流电变为直流电.然后用电子元件对直流电进行开关变为交流电.一般功率较大的变频器用可控硅.并设一个可调频率的装置.使频率在一定范围内可调.用来控制电机的转数.使转数在一定的范围内可调.其传动特点如下：（1）可实现可控起动和停车，并可实现低速验带功能，低速段可长期稳定运行，便于胶带机验带及维修。
（2）可实现智能运行（根据运量调带速），通过减低电机输入功率可以达到节能目的，长期运行节能费用可观。
（3）多机驱动功率平衡好，速度同步好，精度高；低速运行稳定，起动电流小，功率因数高。
（4）技术先进，系统配置简单，标准化程度高，多机驱动容易实现，维护及备件费用低，备件通用容易获得。
（5）开放式通讯协议，接口标准化程度高。
（6）装置体积小，重量轻，基建投资少，安装维护十分方便，工作环境好，无机械磨损和漏油问题。
（7）工作损耗低，传动效率高，线性度好，驱动过程优化。
（8）属无级调速，调速范围广，调速运行稳定，可有效避免机械共振，最大限度减小各承载部件的动载荷。
（9）可靠性高，在非正常情况下可实现工频旁路运行，且有过流、过压、欠压及过载等多种保护功能。
（10）如果采用制动单元和制动电阻，对可能出现的负力矩实施可靠的安全制动。
（11）目前，大功率系列尚没有定型防爆产品。
因此，交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统，在许多系统得到广泛应用。
3、3PLC控制技术的应用为了保证带式运输机的运行，实现其变速控制。
我们可以在皮带机的部分采用PLC进行变频调速，通过PLC主机、皮带秤称重系统和变频器之间的通讯来达到控制运行速度的目的。
采用PLC控制技术具有以下优点：（1）具有远控、近控控制方式；（2）具有集控、就地、检修、调试、闭锁工作方式；遵循“顺煤流停车、逆煤流起车”原则控制皮带机、给煤机等设备的起停；（3）选用进口品牌可编程序控制器（PLC）作为控制核心，充分保证可靠性、实时性；（4）灵活配置的输入输出接口可直接控制外部设备，也可通过ModBus-RTU或ProfiBus-DP接口，实现分布式控制，实现数据远程采集和远程控制；（5）保护功能齐全，具有沿线急停、沿线闭锁、跑偏、堆煤、打滑（超速）、烟雾、超温、洒水、断带、纵撕、煤位，以及电机绕组和轴承超温等保护；（6）可实现起动预警、闭锁报警、故障报警以及各种保护报警的语音报警提示，报警时长可设定；（7）快开门结构使得调试、维护工作更具效率；（8）具有Ethernet光口，易于连接全矿综合自动化系统、其它子系统和智能设备。
3、2变频器的应用优势随着科学技术的进步，以变频调速为代表的近代交流调速技术有了飞速的发展。
交流变频调速技术以其高效的调速性能、显著的节电效果被认为是一种最有前景的交流调速方式。
矿用隔爆型兼本质安全型变频器是专为煤矿生产的设备控制装置，适用于三相交流电动机的调速控制，具有启动转矩大、启停平稳等特点，能实现交流电机在各种负荷情况下的平滑启动、调速、停车等功能，彻底消除机械及电气冲击，延长设备使用寿命，尤其对胶带的保护效果特别好，大大延长了胶带的使用寿命，节约了大量资金。
变频调速装置可以在很宽的转速范围内保证高功率因素运行(例如 19％以上转速时功率因素大于0．96％)，而液力偶合器低速运行时功率因索低于电动机额定功率因素，如果在 60％以下转速时，功率因素将低于0．6。
采用液力耦合器如果需要提高功率因素，则需要另外加功率因素补偿装置，费时费力。
启动、停止性能平稳。
胶带的平稳启动降低了对胶带拐弯装置的冲击，保证了胶带拐弯装置的完好；胶带的平稳启动减弱了对胶带的瞬间冲击，避免了段胶带与断胶带扣事故，因为断胶带事故多发生在胶带启动过程中；运料回收过程中的低速运行，保证了运料人员的安全，避免了闭锁不及时带来的工作量及安全隐患。
运行可靠、易于维护。
液力耦合器机械机构和管路系统复杂，要长期可靠运行，系统维护工作量增大，如果出现故障，无法直接定速运行，必须停机检修。
高压变频装电子线路比较复杂，但目前技术已趋成熟，尤其是单元串联多电平方式的高压变频装置具有单元自动切换和冗余运行特性，在单元故障时可不停机连续运行，可靠性得以保证，而且检修维护相当容易，只需定期更换进风滤网即可。
调节及控制特性。
液力耦合器依靠调节工作腔油量大小改变输出转速，因此响应慢，可能跟不上控制的需要，而变频调速的频率改变速度相当快，完全可以以系统允许的最高速度进行调节。
液力耦合器的速度调节精度较低，而变频调速属于数字式控制，其稳频精度高，因此可以实现精确控制。
采用变频器与液力耦合器相比，液力耦合器初期投资比变频调速低，但变频调速效果及其他方面均明显优于液力耦合器，以lO00kW电动机为例，应用变频调速比应用液力耦合器每年多节电138万度，如果变频调速比液力耦合器需多投资60万元，则一年多即可收回。
以后的运行情况是：变频凋速比液力耦合器每年节省数十万元的开支，因此总体回报效果更佳。
4 、变频器在带式输送机中的应用优势(1)可控启动和停止停、减少机械冲击;变频调速能使带式输送机从速度为零时迅速启动,并且可以通过调控按照用户实际需求进行平稳均匀地加速,其加速的方式也可以根据需要随意选定,可以设置成线性加速,也可以设置按照一定规律变加速或者自动加速。
因此可以减少以往启动时机械的冲击,从而增长设备的使用年限。
(2)调节范围宽,满足多种速度运行要求;由电机转速基本公式n=60f( -S)/P可知,转速n与频率f成正比关系,也就是改变频率f就可以是电动机的转速n改变,当频率在0～55Hz变化时,电动机转速调节范围就会明显增大。
由于变频器的输出频率范围更大,所以变频调速装置调节的电机,转速范围更宽,能够较好地满足带式输送机运行的多种速度要求。
(3)高精度控制、功率平衡性好;目前煤矿井下环境非常恶劣,采用传统方式启动一些大功率的电动机,非常困难。
电压、功率损失较大,还不能保证设备的正常运转,且带式输送机使用的变频器大多采用无速度传感器矢量控制方式,该变频调速控制方式可以分别对异步电动机的磁通和转矩电流进行检测、控制,并自动改变电压和频率,使指令值和检测实际值达到一致,该变频调速控制方式大大提升了带式输送机的静态精度和动态品质,使控制精度、功率平衡性都大大提高。
(4)可逆运行简单、制动可靠;在变频调速控制中实现带式输送机的可逆运行控制只需通过变频器改变输出电压的相序就可以实现,可逆运行非常简单,克服了以往复杂的操作方式;同时目前四象限运行带能量自动回馈技术的变频调速技术已经相当成熟,负力运行时,系统自动进入回馈制动状态,使带式输送机的运行更加可靠。
由此可以看出,变频调速在理论上能够较好地满足带式输送机的特殊运行性能要求,这些在某些实际应用中已经得到了证实。
小结：实践证明, 变频调速装置用于长距离带式输送机电机控制有显著的经济效益, 是一种理想的调速控制方式。
它既满足了安全生产的需要, 克服了交流电动机直接启动的缺点, 又提高了设备的效率, 并且大大减少了设备维护维修费用, 其直接和间接经济效益十分明显。
此外, 交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、改善电动机工况性能、推动技术进步的一种主要手段。
变频调速以其优异的调速和起制动性能, 高效率、高功率因数和节电效果、广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。
参考文献：[1肖守业.浅谈变频器在胶带输送机上的应用[J].中国科技博览.2013.10.228页[2 刘士栋,徐清波.变频调速技术分析及在煤矿带式输送机中的应用.[J]科技创新,2006,32:44-46.[3]张利刚.变频调速技术研究与应用概况[J].硅谷，2011（16）.[4]刘玲.交流变频调速技术的优势与应用[J].电气开关，2010（1）.[5]余愚，蒋永华，孙海山.变频调速技术的行业现状与发展趋势[J].世界仪表与自动化，2006（10）.。
