摘要：煤矿企业在每个生产环节中都会运用到不同功率的电动机，电动机的类型有提升机，不同类型的运输机、采煤机、掘进机等等。在这过程中提升机中使用变频调速最为重要，提升机是煤矿运输过程中非常重要的原件。随着科学技术的不断发展，变频调速越来越稳定、技术越来越成熟，在煤矿企业中得到广泛认可。
关键词：变频技术；皮带机；改造
引言
我国近年来的发展步伐加快，生产过程中对能源的消耗量也急剧增加，以煤矿行业为例，我们为了保证更高的经济效益，大力研究变频控制技术，在保证开采过程节能环保的同时，加大对开采设备的合理控制，让开采过程中的能源损耗降到最低，做到能源的合理利用。
1煤矿皮带变频技术应用概述
皮带机要正常运行，需要非常大的驱动力，电动机的运行频率自然也非常大，往往会耗费大量的能源。皮带机主要是将绕线电机经转子绕组降压启动后工频运行，经液力耦合器切换到皮带机。该设备的运作原理主要是驱动轮毂，来产生摩擦力进而带动皮带进行作业，皮带再结合较为特殊的张力变形和摩擦力来牵引滚轴进行运作。而这种大功率机电设备在启动时，会瞬间产生大量电流，过量时极易损伤设备，电机内部会经常发烫，严重时会影响后续使用。皮带机牵引设备经常会猛然启动，所以其牵引能力和耐拉伸程度也要符合要求，能应对煤矿开掘的需要，避免产生断裂。传统元器件液力耦合器在皮带机中还会使其内部的油温快速升高，加大内部部件的摩擦，机电设备会加速损耗；油污产生过多，对环境也会造成不小的污染。
这里我们使用变频技术，可以让传输皮带机实现缓慢启动，结合变频技术改造后的皮带机，在煤矿运输空载少载时可以调整皮带运输频率，减少能源消耗，也能使皮带机的性能变得更加稳定。这样一来，机电皮带机对能源就能做到全面的利用，基本不会浪费电机的效率；同时高压变频器能够有效达到皮带机能量回馈功能，更加彻底地节约了资源，让煤矿开挖为企业创造出更高的经济效益，同时做到环保，符合我国可持续发展的战略方针；设备的稳定运行也减少了损坏的概率，让企业节省维修费用。
2变频技术的原理
当前采用的变频器主要是以交-直-交变频器为主，其组成结构要由整流器、中间支流环节、逆变器、控制电路等部分组成。
该变频器利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能，通过该变频器控制装置后，三相交流电的电压和频率均发生了变化，机电设备只需较小的启动电流就能获得较大的启动转矩[3]。
3实际应用的改造措施及方案
在煤矿皮带功能优化及技术改造过程中，将变频技术应用于其中，是为了应付高电压电机的数目而采取的一种独特的改造方案，往往是将三台机器加装于双滚筒之上的方式，来达到这一目的。一般情况下使用的高压电机，其参数往往为160000W600V，想要启动滚筒，需要使用耦合装置及降速器装置应用于其中，并将滚筒与皮带相连接，这样才能够正常的启动滚筒，进而带动皮带的正常运行，实际改造方案如下所示。
3.1保证足够小的开启电流
为了使得煤矿皮带机改造之后具备有更长的使用寿命，则要求在开机过程中有着足够小的开启电流及足够短的开机时间。因为一旦开机电流过大或是开机时间过长，将会极大地冲击该设备所处于的电网，进而沿着电网破坏相连于同一个电网中其余的机电设备。而正由于在皮带机设备开启时所产生的电流极大的冲击电网，进而波及到连接在同一电网中其余的机电设备，因此需要严格的控制开启电流及开机时间，以保证皮带机具备更长使用寿命。
3.2严格控制开启过程
根据上一段所言，在将皮带进行改造之后，为有效控制开机时间，改造人员需要考虑的因素不仅仅包括皮带的长度，还需要实际考虑该机电设备的实际负载状况。一般情况下，皮带机设置的开机时间往往为55秒，为保证机电设备具备有最大的启动转矩速度，机电设备的转矩速度应当位于额定值的两倍以上，同时还必须使用变频器本身所具备的软启动技术，而实现皮带机电机的软启动。此时，还必须将电机的开机时间考虑其中，而适当的应用这一时间，带动皮带机，确保其稳定开启，并严格控制皮带机内变频设备所释放的热量，进而减少电机以及皮带机后续使用中所出现的问题，提高滚筒等设备的使用寿命，确保皮带及运输过程中的持续性及稳定性，进而达到最终改造目的。
4变频控制技术的实践应用
从某煤矿公司井下运输的现场情况来看，采用主-从控制方案可以有效控制负载平衡，同时符合电机数量少于3台及电机间间距小的要求。主—从控制方案设计的示意图如图1所示，在该控制方案当中，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。
图1主-从低压变频调速系统控制结构示意图
从图1可知，1号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号电机的输出转矩是由从高压变频调速系统控制的。该变频控制系统采用无速度传感器矢量控制技术，实现电机转速精度在0.5%以内。该变频控制调速系统可以实现外部信号连锁控制功能和报警逻辑信号输出功能。
5实践应用及其效果
2019年5月，对该煤矿公司DTL100/50/132皮带运输机驱动系统进行了主—从低压变频调速系统的改造，并完成了安装、调试、试运行作业。当前，DTL100/50/132皮带运输机的运行整体稳定，驱动方式的可靠性强。主—从低压变频调速系统可以有效对皮带运输机进行调节，电能消耗有效降低了，运输成本得到了有效的控制。同时皮带运输机的故障率大幅度减小了，设备维修和保养的工作量大大减小。从运行的半年时间来看，无安全问题发生。对DTL100/50/132皮带运输机驱动系统进行的主—从低压变频调速系统的改造项目是成功的，取得了较好的安全经济效益。
结束语
将变频器用于皮带机改造过程中，其改造后，系统结构图如图3所示，经改造之后的皮带机虽然能够自动化的控制电机转速及转矩，并且能够同皮带机的实际负荷状况相适应，而提高皮带机本身的运输效率，并延长皮带机使用寿命，并降低皮带运转过程中的能耗，进而缩减运输成本，使得企业获取更高经济效益。在其实际改造过程中，应注意电源异常、运输环节、高次谐波以及皮带机所能承受压力等多种因素影响，采取合适措施及方法，达到这一目的。
参考文献
[1]罗丽.浅析变频电控系统在煤矿皮带输送机上的应用[J].陕西煤炭,2019,38(02):163-165.
[2]阎保灿.皮带机集中控制变频改造在官地煤矿的应用[J].机械管理开发,2018,33(09):155-157.
[3]刘春.变频技术在皮带输送机改造中的应用[J].水力采煤与管道运输,2018(03):100-101.
[4]贾林娜.变频技术在煤矿皮带机改造中的应用[J].能源与节能,2017(09):158-159.
作者简介：
吕世川（1981.11），男，大学本科，2014年7月毕业于重庆大学网络教育学院计算机科学与技术专业，现就职于中煤科工集团重庆研究院有限公司，主要从事煤矿安全监控及自动化系统的安装、调试等工作。