国内现有大多数煤矿的皮带输送机一般都采用工频拖动较少使用变频
变频调速技术在矿用胶带输送机上的应用
评。
Ａ 一
束预应力钢绞线总面积 ， ｍ： ｍ ；
Ｐ一 － 预应力钢绞线张拉端张拉力 ， Ｎ； Ｘ 从张拉端至计算截面的孔道长度 ， ； ～ ｎ ０ 从张拉端 至计算 截面 曲线轨 道部分切 线 的夹角 一
一
般的胶带输送 机都是长距离大运量 ， 通常都 是多电机驱动 ，
矿 向大型化方 向发 展 ， 没备也 向大 型化 、 大功率化方 向发展 ， 因而对 电能提 出了新的更高 的要求 。本文简述变频器在矿用
胶带输送机上的应用现状 、 特点 以及设备选型。在胶带输送机
采 用液力偶合器驱动 ， 很难解决 多电机驱动时的功率平衡 。随 着 电力 电子技术的发展 。变频技术在最近二十年飞速发展 ， 在 部 分煤矿企业也 获得 了较 为广泛 的应用 ， 例如兖矿集团 、 晋城 煤 业集团、 潞安 矿务局 、 淮北矿务局等。
２ 运用 变频器 和变频 电机 对带 式输 送机 进行驱 动 的 特点
（） １ 真正实现了胶带输送 机系统 的软起动 。运用变频器对
ｌ 变频 调速 技术在 胶 带输 送机上 的应 用现 状
目前煤矿采用 的软起动装 置绝大部分是液力偶合器 。液
胶带输送机进行驱动 ， 运用变频器 的软起 动功能 ， 将电机的软 起动和胶带输送机的软起 动合 二为一 ， 过电机的慢速起动 ， 通 带动胶带输送机缓慢起动 ， 将皮带 内部 贮存的能量缓慢释放 ， 可将胶带输送机起停时产生的冲击减少 至最 小 ，几乎对皮带
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 内其它设备 的正常运行。其次 ， 力偶合器长时 工作时 ， 液 引起
皮带机变频控制方案
山西倡源公司金山坡下行皮带机变频控制方案上海伟肯实业有限公司2008-12-20公司简介上海伟肯实业有限公司位于上海市嘉定区南翔环球经济园，是集研发、生产、销售、服务为一体的高新技术企业。
主要产品有防爆变频器、通用变频器、在线式智能节电软启动器、防爆软启动器、防爆组合开关、剩余电流式电气火灾监控探测器、ＰＬＣ综合自动化控制系统等。
公司自创建以来，努力深化以人为本、技术领先的企业理念，集中了业内一流的智能电气技术精英，并与国内多家科研单位建立了良好的合作关系，力争产品达到行来领先水准。
同时，公司汲取国际先进的管理工作理念，制订了一套行之有效的管理制度，确保生产、检验、服务等各个环节的高品质。
经过不懈的努力，公司在全国同行中迅速崛起，产品广泛应用于火电、矿山、输配电设备、建筑等诸多领域，并取得国家多项技术专利。
领先的技术和卓越的品质得到业界一致的认可，量身定做的自动控制方案更为最终用户提供最完美的控制与驱动。
我们坚持稳中求进、持续发展的企业使命，改变一切不适应市场发展趋势的经营观念与行为习惯，进一步激发团队的激情，不断的超越自我，与合作伙伴一起，全面致力于开拓我国智能化电气的新时代。
井下皮带机控制现状国内现有大多数煤矿的皮带输送机一般都采用工频拖动，较少使用变频器驱动。
由于电机长期工频运行加之液力耦合器效率等问题，造成皮带运输机运行起来非常不经济；同时由于电机无法采用软起软停，在机械上产生剧烈冲击，加速机械的磨损；还有皮带、液力耦合器的磨损和维护等问题都会给企业带来很大数额的费用问题。
这对于现在创建节能型社会是不相符合的，对煤矿企业的皮带输送机进行变频改造对节约社会能源、增加煤矿企业的经济效益都具有非常现实的经济意义和社会意义。
皮带机通过驱动轮鼓，靠摩擦牵引皮带运动，皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动。
皮带是弹性储能材料，在皮带机停止和运行时都储存有大量势能，这就决定了皮带机的启动时应该采用软启动的方式。
浅谈矿井胶带机变频调速系统设计
在胶带运输设备上 的应用也越来越广 泛。如果 采用变频器来驱 动电动机 ， 则具有启 动转矩大 、 启动平稳 、 运行时机 械特 胜硬度高 、 启动 和运行 功率因数 高等优点。 鉴于此 ， 笔者设 汁了一种矿 井胶带机变频调速 系统 ， 文将着重对该 系统 本 的结构及控制策略进行分析和介绍 。 ２变频器工作原理 电机 的旋 转 速度 ｎ ｎ ６ ｆ （： ｌ 一 ０ ｐ 同步 ／ｎ
工 业技 术
ｃａｗ ｎ 。 ｉＮ ｎｅ
豳囵团圈母 圃
浅谈 矿 井胶 带 机 变频 调煤 炭 集 团设 计 公 司 ， 中 内蒙 古 鄂 尔 多斯 ０ ７ ０ ） １２ ９
摘 要 ： 绍 了一 种矿 井胶 带机 变频 调速 系统 的结 构设 计 、 介 变频 器 的选 型计 算 、 制 策略 的 具体 实现及 系统功 能 。 实际运 行表 明 ， 控 该
达到满速 ，启动过程 对整个 电气 系统 和胶带机 系统造成 的影 响很大 。电动机在启 动过程 中会 产生 ７ ８ ～ 倍的额定 电流 ， 大大增加 电机绕组 的 电应力并产生热量 ， 降低电机的使用寿命 。 电机
实现低速下高 效的转矩输 出 ，冲击 力和振动大 大降低 ， 可以节省缓冲装置 。 我们 目 的胶带机 前 系统就省掉 了传 统的液力偶 合器 ，从而降低成 本和空间 ， 减少故障点 ， 提高系统稳定 陛。 当胶 带机 在满负荷运行 中 ，突然发生故障 停车 ， 恢复故 障后 ， 统的驱动方式 必须将物料 传 卸下后 才能启 车 ， 启车后再将物 料返 回皮带 上。 如果强行启动 。极大 的启动 电流可能烧坏 电机 或者高压 电器设 备 。而变频器 的矢量控制方式 带动负载 进行 工作 ，使用变频 调速能充分 降低 启动 电流 ， 可以实现胶带机 重负荷启车 ， 减少 了 故障停车时间 ， 降低 了作业人 员的劳动强度 。 变频器 可以通过 Ｐ Ｃ远程控 制 ， Ｌ 实现对胶 带机 的 自 动控制 。 如果 系统 工艺变化 ， 以在 还可 Ｐ Ｃ中设定胶带机速度 ， Ｌ 直接实现 速度变 化。 变频器还具有十分完善 的保护功能 和 自 诊 断功能 ， 以直接从变频器操 作面板上查 到当 可 前胶带机 系统发生 的故 障 ，根据故障查找 问题 设备 ， 便于迅速排除故 障恢 复生产 。 ４系统结构
皮带机集控系统优点概述
皮带机集控系统优点概述一、概述国内现有大多数矿用皮带输送机一般都采用工频拖动。
由于电机长期工频运行加之液力耦合器调速精度低、效率低等问题，造成皮带运输机运行起来非常耗能；同时由于电机无法采用软起软停，在机械上产生剧烈冲击，加速机械的磨损；还有皮带、液力耦合器的磨损和维护等问题都会给企业带来沉重的负担。
皮带机集控系统系统很好的解决了以上问题，从调速控制方式、传动设备性能、故障集中处理等方面根本解决了液力耦合器系统的弊端。
液力耦合器控制系统存在的问题1.液力耦合器系统在起动时调整液力耦合器的机械效率为零，使电机空载启动。
电机的起动电流很大，引起电网电压的剧烈波动。
这样会造成电机内部机械冲击和发热等现象，减少机械寿命。
2.液力耦合器系统会加大维护难度和成本、污染环境。
3.液力耦合器系统在多机驱动同一皮带时难以解决功率平均和同步问题皮带集控系统是一种实现煤矿皮带机集中控制及保护的智能化系统。
系统采用可编程控制器，具有高可靠性、灵活性和强大的I/O容量。
系统可组成不同规模、不同功能的自动化控制系统，既可控制单条皮带机，又可实现对由多条皮带机组成的运输系统的集中控制。
该系统集监视、控制于一体，具有自动化程度高、安全性高、实用性强、运行可靠等优点，能实现皮带运输系统现场岗位的无人值守，从而达到减人增效、提高矿井安全程度的目的。
二、皮带机集控系统组成整套皮带集控系统由集控中心、通信网络系统、控制分站、保护传感器及工业电视系统组成。
其中集控中心负责整个系统的监测与控制，上位机系统负责操作员与现场设备进行信息交流与传递，操作员通过人机界面获取现场设备的信息，必要时向现场设备发出控制指令。
通信网络系统采用工业以太网进行数据传输，传输介质为光纤，负责控制中心上位机与现场设备间的通信，将现场设备采集到的信息以及程序的内部的信息传送到地面上位机管理系统，同时也可将上位机系统发出的控制指令传送到控制器。
控制分站由控制箱和操作台组成，该系统可根据需要来编写相应控制程序，实现具体的控制功能，负责实现各个皮带系统的就地手动、集控等功能。
浅论煤矿带式输送机采用变频技术的必要性
浅 论 煤 矿 带 式 输 送 机 采 用 变 频 技 术 的 必 要 性
姚 胜卿
（ 韩 家湾 煤炭 有 限公 司 ７ １ ９ ３ ０ ５ ） ［ 摘 要］ 在 煤炭 行业 生产 工 艺高 速 发展 的今 天 ， 建设 或 技改 成为 现代 化矿 井 是发 展 的必 然趋 势 。 在煤 矿 的运煤 流 程 中带 式输 送机 为最 主要 的 设备 ， 带 式输 送机 采用 变频 技术是 煤炭 企业创 建 节能 、 高效 、 现 代化 矿井 的必然 项 目之一 。 以韩家湾 煤炭 公司通 过对２ － ２ 煤 四盘 区带 式输 送机变 频 技术 的改造 为例 ， 针对 使 用传 统 的偶合 器 和变频 技 术做 比较 ， 说 明带 式输 送机 采用 变频 技术对 煤炭 企业 的 经济效 益 和工作 效率 等方 面都 具有 非常 现实 的 经济意 义和 社会 意义 。 ［ 关键词］ 带 式输送 机 ； 变 频技 术 ； 改造； 节 能 中 图分类 号 ： Ｔ Ｄ ５ ２ ８ ． １ 文献 标识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ９ － ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ４ ５ — ０ ０ ４ ４ 一 Ｏ １ 调 速能优 化工艺 过程 ， 满足生 产工艺 过程 对速 度的要 求。 借 助内置Ｐ 皿的调 节功
能， 可 以实 现无级 调节 ， 还 能通ｊ ￣ ， Ｐ Ｌ Ｃ 或其他控 制器 来实现 远程速 度 的调 节 。 韩
０问题 的 提出 韩家 湾煤炭 公司 自２ － ２ 煤四盘 区２ ４ ０ ３ 工作 面开 采之前 ， 盘 区皮带 一直采 用
工频 拖动和 液力偶 合器 （ 或摩 擦式偶合 器 ） 配合启 动运行 。 但 由于 电机 长期工 频 运行 加之液 力偶合器 故 障率较高 等问题 ， 造成盘 区皮带 运输机 的维护 工作量 较
探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用
８ ０ Ｖ ， 能够实现额定转速下恒定转矩调速 ， 额定转速以上恒定功率 我国是一个煤矿资源丰富的煤矿大国，在我国的地表土层中 ３ 蕴藏着巨大的煤矿资源。 煤矿业的发展为我国的国民经济增长带来 凋速及两台变频器之间的主从控制和转矩平衡。 从现场运行情况来 很大ｌ 的推动作用。 然而我国的煤矿开采业的现状却依然不乐观， 遍 看， 四象限变频器调速电牵引采煤机对大倾角工作面能较大范围内 布全国的煤矿中， 尤其是一些小煤矿， 其开采技术还较为传统落后， 调节制动力矩 ， 维持牵弓 Ｉ 速度基本不变， 机器没有发生下滑跑车的 生产中的安全问题依然没有得到有效的保障， 并且煤矿生产的效率 现象。 结构简单、 控制灵活。操作方便、 速度调节可靠。 较低， 生产耗能较大。 为了改变这一现状。 变频节能技术逐渐被应用 ２ 。 ２在提升机中的应用 在煤矿机电设备的技术中， 在经过理论与实践的结合后， 变频节能 提升机是煤矿当中的一项重要的机电设备， 对煤矿的生产和人 技术在煤矿机电设备的应用中表现出良好的使用性能， 具有很大的 员安全有着重大的作用。 传统的采用在电动机转子电路内接入金属 推广应用价值， 在提高煤矿生产效率 ， 实现节能安全和有效机械调 电阻的方法虽然也能够到达调速的目的， 但是在实际当中， 常常会 节 等方面有着重要的作用 。 存在着很大的安全隐患和对电能的大量消耗。 在提升机当中使用变 １煤矿机电设备变频节能技术的应用现状与原理 频节能技术， 主要的是选用交流四象限变频调速系统配上变频防爆 由于煤矿生产中， 对于生产安全的问题要求较为严格 ， 所以变 提升机。 实现数学信息的化的控制， 在完备的输入和输出接 口当中， 频节能技术并没有轻易的在煤矿机电 设备中进行应用。 但随着电子 实现对提升机的远程控制， 确保提升机完成担负着输送物料和人员 信息技术的发展以及节能理念的推广 。 变频节能技术逐渐被应用于 的重要任务 。 煤矿生产的机电设备中， 如矿井提升机、 空压机 、 采煤机、 皮带输送 ２ ， ３ 在皮带输送机中的应用 机等。在经过实践应用后发现 ， 采用节能变频技术的机电设备的运 变频技术在皮带机方面的应用具有和提升机相同的原理。 在皮 转效率大大提高， 且比之前未采用该技术的同一机电设备的耗能量 带将井下的煤炭运送到地面上的过程当中， 更大地发挥摩擦力的牵 有了很大幅度的降低 ， 同时也缩减了设备维修养护的开支 ， 促进了 引作用 ， 通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动， 成功 煤矿产业经济效益的提升 １ 。 地完成煤炭运送工作。在传统的皮带机运输过程当中， 采用液力耦 而为煤 矿机电设备 的性能改善作 出很大贡献 的变频节能技术 合器来实现皮带机的软启动， 这常常容易造成皮带断裂和老化。采 的应用原理是什么呢？ 原来 变频节能技术具有和其他传统的交流电 用变频技能技术主要是降低电机启动时的电流波动， 减少机电内内 不一样 的特点 ， 它 主要运用 了变频调速技术将交流电的固定频率转 的机械冲击和发热的情况。 使得皮带机的传送功能能够获得最大的 化成为了一种能够被充分利用的变动资源。 发挥， 解决功率平均和同步问题。 首先是在功率器件方面。 经过了Ｇ Ｔ Ｒ Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ的更替发展起来的 ２ ． ４ 在 流体负荷设备中的应用 智能功率模块 Ｉ Ｐ Ｍ， 能够将变频的功率不断地增大。其次是压频比 变频节能技术在流体负荷设备中的应用主要体现在风机和泵 （ ｕ ／ ０ 控制方式得到很大改进是控制理论上的革新 ， 这方面的创新主 所采用的变频调速。在风机中变频调速的应用越来越多， 同时出现 要的是采用了矢量的控制办法和进行直接的转矩控制。 能够将实际 了为煤矿特殊环境专门设计的变频调速装置。改造后的风机， 实际 当中的变频节能技术应用 到更大的范围内。 转速较改进前最低转速下降了很多。 电机实际输出功率为改进前前 其次是在新的研发方向上 ， 出现了模糊自优化控制和人工神经 导器半关闭时的 １ ／ ３ 风量和风压， 更加适合矿井特性， 每年可节约 网络等控制方法的创新， 整个变频技术的集成系统能够获得更大范 大量的电费。而变频调速在矿区给水、 给液用泵中应用灵活。 明显降 围上的集中， 技术也由原来比较单一的数字信息处理， 发展到 目 前 低了设备的机械冲击， 增加了工艺系统控制的灵活性 ， 提高了产品 比较先进的高级专用集成电路。从单片机开始， 先后产生了数字信 质量。 可以灵活的控制抽水泵的平滑起停 、 适时加减速。 保证了井下 号处理器（ Ｄ Ｐ Ｓ ） ， 精简指令集计算机（ Ｒ Ｉ Ｓ Ｃ ） ， 出现的高级专用集成电 液位的恒定 ， 降低了泵空转时间和频繁起停带来的大量能耗， 机械 路（ Ａ Ｓ Ｉ Ｃ ） 。 设备的损耗也相应降低。 保证了生产的安全高效运行。 结柬语 最后是在整个变频的功能上 ， 获得了越来越高的综合应用， 不 仅是具有比较基本的调速功能 ， 而且还具有编程序参数辨识及通信 就我矿来看，提升机等机电设备应用了此变频节能技术之后， 等功能。 利用电力半导体器件的通断作用把电压和频率固定不变的 其节能效粜相当好， 节约了 ２ ０ — ３ ０ ％的能源消耗。 按照当前变频节能 工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的电能控制装置称作 技术在煤矿机电设备中应用的现状来看 ，其发展前景是非常广阔 “ 变频器” 。 变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的 的， 尤其是在社会对能源需求量越来越大的情况下 ， 使用高效节能 安全的变频节能技术必然成为煤矿机电设备发展的主要趋势， 除了 ２变频节能技术在我国煤矿机电设备中应用分析 现有的几种已经使用变频节能技术的机电设备， 还有很多其他的煤 在经过一段时间的发展后 ， 变频节能技术在我国煤矿机电设备 矿机电设备亟待改进， 为此， 发展与之相匹配的变频节能技术是非
浅析防爆变频器在煤矿胶带输送机上的应用
，
设备启 动特性 平稳 ， 大降低 了设备 的维护检 修量 ， 极 同 时节能 效果 明显 。胶 带机 运行 过程 中， 环境 的影 响 受 经常发 生各类 紧急停 车故障 ， 一旦重 载停车 ， 由于耦合 器在软启 动时启 动速度 过快 ， 对 多 电机 的驱动胶 带 且 机无法 做到各 电机的功率平衡 ， 易造 成 电机过 载停车 ， 对滚筒 和联轴器等设 备的损害 十分 大。改用 变频器后 可通过 调节变频器输 出频率 的大小来 实现各 电机 的功 率平衡 ， 在启 动过程 中通 过 降低 电机 的频率 可实 现 在 小 电流下的大功 率输 出 ， 大程 度降低 了对 电机 及胶 最
３ １ 实现 了胶 带输 送机 系统 的软起 动 ． 运用 变频 器对胶 带输送 机进 行 驱动 ， 变频 器 的软 起动功 能使 电机 软启 动 和胶 带 输送 机 软 启 动合 二 为 通过 电机 的慢速起 动 ， 带动 胶带输 送 机缓 慢起 动 ， 胶带 内贮存 的能量缓 慢释放 ， 几乎对胶 带不造 成损害 ；
无功 冲击 ， 同时通过 配备外 围传感器 ， 以实现 变量 的 可 动态控制 ， 到节 能 目的。适 用于煤 矿井 下 防爆 提升 达 机、 胶带运输 机 、 刮板运输机 、 泵站 、 风机 等设备 的电气
控制 。
煤 矿井下 胶带 输送 机 对拖 动 技术 的要 求 是 ： １ （） 控制简单 ， 动特性好 ， 起 调速 性能好 ， 启动转 矩 大 ；２ （） 易于形 成防爆结构 ； ３ 工作 可靠 ， （） 维护 量小 ； ４ 价格 （） 适 中。直流 电机 因不 形 成 防爆 结 构 而未 能 应 用 于井 下 ；Ｓ Ｃ Ｔ的维 护 量及维 护要 求复 杂 ， 同时价 格较 高 ， 因 此煤矿 井下应用 较少 ； 采用 无速 度传感 器矢 量控 制 的 防爆 变频器（ 图 １ 时， 见 ） 调速 范 围广 ， 动 转矩 不 变 ， 起
防爆变频调速装置在屯兰矿带式输送机中的应用
防爆变频调速装置在屯兰矿带式输送机中的应用摘要本文主要介绍了防爆变频装置的原理、特点及在屯兰矿带式输送机中的具体应用情况，通过该项目的投资、监测、研究，对其技术原理、节能指标经济效益和市场潜力等方面进行综合评价，分析该技术的经济社会效益及推广的可行性。
关键词防爆；变频调速装置；带式输送机；软起动；节能；效益中图分类号td5 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2010）33-0217-021 概述国内现有大多数煤矿的皮带输送机一般都采用工频拖动，较少使用变频器驱动。
由于电机长期工频运行加之液力耦合器效率等问题，造成皮带运输机运行起来非常不经济；同时由于电机无法采用软起软停，在机械上产生剧烈冲击，加速机械的磨损；还有皮带、液力耦合器的磨损和维护等问题都会给矿井带来很大数额的费用问题。
这对于现在创建环境型、节能型矿井是不相符合的。
屯兰矿作为年产500万t的大型现代化矿井，自动化水平较高，吨煤人工费用所占比例不大，而电费所占比例随之增大。
为了降低成本，增强企业竞争力，节约电能损耗，屯兰矿非常重视利用现代调速技术节约能量，现已在带式输送机等大功率设备上使用变频调速装置，并取得了明显的经济及社会效益。
2 皮带机及变频器的基本原理皮带机工作原理：皮带机通过驱动轮靠摩擦牵引皮带运动，皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动。
皮带是弹性储能材料，在皮带机停止和运行时都储存有大量势能，这就决定了皮带机的启动时应该采用软启动的方式。
以往屯兰矿及国内大多数煤矿都采用液力耦合器来实现皮带机的软启动，在起动时调整液力耦合器的机械效率为零，使电机空载启动，电机的起动电流很大，不仅会引起电网电压的剧烈波动，还会造成电机内部机械冲击和发热等现象。
同时采用液力耦合器软起皮带时，由于起动时间短、加载力大容易引起皮带断裂和老化，对皮带强度要求较高。
加之液力耦合器长时间工作会引起其内部油温升高、金属部件磨损、泄漏及效率波动等情况发生，不仅会加大维护难度和成本、污染了环境，还会在多电机机驱动同一皮带时难以解决功率平均和同步问题。
变频调速技术在煤矿运输机中的有效运用
变频调速技术在煤矿运输机中的有效运用文章对变频调速技术的原理进行研究，分析煤矿运输机的运行特性，以及变频调速技术在煤矿运输机中应用的特点，从煤矿运输机运行的初级阶段以及非稳定状态下分析变频调速技术在其中的具体运用情况，以供参考。
标签：变频调速技术;煤矿运输机;应用1引言在煤矿生产中，运输机是常用的煤炭运输设备，也是煤矿生产系统中主要的运输工具，其动力来源通常为三相异步电动机，其运行的可靠性和经济性直接决定着煤矿生产整体的可靠性和经济性。
在目前的煤矿运输机中采用变频调速技术，就是通过对电动机的供电频率的改变对其运行速度进行控制，是一种具有先进调速方式和显著节能效果的技术。
变频调速技术在煤矿运输机中的有效运用可以提高运输机的效率，并对运输机的运行起到保护的作用，促进煤矿更好的发展。
2变频调速技术分析异步电动机的转速与电源频率的关系式如公式2.1所示。
其中，n为异步电动机每分钟的转速;f为交流电源的频率;s为转差率;p为磁极对数。
在异步电动机的实际使用过程中，由于转差率s的变化不大，在忽略s 的情况下，电动机的转速则可以看成与交流电源的频率成正比例關系。
如果可以对供电设备采用平滑调节的方式，则可以实现对异步电动机转速进行平滑的调节，这就是变频调速技术的基本思想。
变频调速系统就是通过变频调速装置将电网电源的电压和频率转换为可以调节的交流电源，从而通过改变交流电的频率对异步电动机的转速进行调节和控制。
3变频调速技术的应用价值3.1煤矿运输机的运行特性煤矿运输机最大的运行特点就是恒速负载，尤其是运输机系统在不同的低速扭矩下运行时，其运行速度基本保持恒定不变。
在煤矿运输机进行煤矿、材料等的运行生产过程中，其运行速度的恒定性，只是负载电阻在一定的范围内进行变化时会引起扭矩的轻微变化。
但是煤矿运输机的运输距离通常较远，尤其是其在冬季进行长时间的低速运行时，需要采用专用的低速驱动系统来确保其以上特性，所以煤矿运输机系统具有结构和功能的复杂性。
浅析煤矿机电设备中变频技术的节能改造
浅析煤矿机电设备中变频技术的节能改造摘要：随着经济的发展，在煤矿开采的过程中，大功率的连续开采会导致煤矿机电设备长期处于负载状态，对煤矿开采的安全和运行进度都会产生很大的影响。
当前我国大力提倡节能减排，因此煤矿企业在煤炭资源的开采过程中，必须加强对煤矿机电设备的变频技术进行改造，以便提升设备的实际运行效率，这样才能更好地满足当前我国节能减排大方向的需求。
关键词：煤矿机电设备；变频技术；节能改造引言变频技术通过矿井提升机、皮带输送机、风机、采煤机等对煤矿机电设备进行转速调整，以达到帮助煤矿机电设备节能的目的。
随着我国科技的发展，变频技术已经越来越成熟，被广泛地应用到矿井的各类煤矿机电设备中，并取得了很好的节能效果。
目前，节能降耗已成为社会的流行趋势，对我国这样人口较为密集的国家，其意义更为深远。
煤矿作为我国耗电较多的企业，受到来自社会各方的关注，变频技术的发展无疑在最大程度上降低了煤矿对电能的消耗。
1变频节能技术概述1.1概念变频技术利用变频器对电流频率进行适当地调整，使煤矿机电设备的运行状态达到最佳。
变频器主要由键盘、控制主板和电机构成，其内部构造较复杂，但对其进行科学合理地运用能有效控制电流频率。
需要注意的是，在变频器的操作过程中，煤矿机电设备的电流不能改变，因此仅使用变频器不仅会造成电能浪费，还会缩短设备的使用寿命，此时则需要运用变频技术进行适当地调整。
1.2原理目前，绝大多数煤矿的机电设备中都应用变频节能技术达到节能降耗的目的。
变频节能技术为何能起到良好的节能效果，要从变频器的工作原理展开分析，变频器的技术路线是交－直－交的路线方式。
交－直－交指将电网的交流电通过一系列的技术手段整改成为直流电，再通过逆变器的方式将直流电改变成为煤矿机电设备所需要的交流电。
变频技术还包含交－交的变频方式，即不经过改变成直流电的过程，直接将煤矿机电设备不需要的交流电转变成为需要的交流电。
但此技术会严重污染矿井电网，因此没有在煤矿机电设备中得到应用。
矿用带式输送机变频自动张紧系统设计与应用
矿用带式输送机变频自动张紧系统设计与应用摘要：目前，我国对矿产资源的需求不断增加，矿山开采越来越多。
目前，在我国的煤矿产业建设中，变频器主要应用在煤矿机电设备构成中，且大部分的煤矿生产时，皮带机的拖动和运行，均要依赖工频自动调控来完成。
因此，本文首先分析整体设计，其次探讨自动张紧装置的主要结构件设计，最后就变频自动张紧装置实践应用分析，旨在借此为相关人员提供参考。
关键词：煤矿带式输送机；多电机智能控制系统；多机变频控制引言煤矿工作面中利用采煤机开采得到的煤炭资源通常需要通过带式输送机进行运输，而工作面需要不断向前推进，因此使用的带式输送机通常为可伸缩式的设备，能够根据工作面推进距离对其实际工作长度进行调整。
带式输送机对长度进行调整时，涉及胶带张紧问题，所以张紧装置是可伸缩式带式输送机的重要构成部分，其运行性能直接影响设备运行的可靠性。
1整体设计为实现煤矿带式输送机多电机智能驱动，设计了一种多机智能变频控制系统，该系统整体设计架构包括调度层和控制层两层结构。
调度层皮带机控制上位机系统，它能够实时显示设备的运行状态、故障信息以及设置的参数信息，并且可以实现远程启停、远程监测等功能。
这些功能可以让操作人员更加方便地掌握设备的运行情况，及时处理设备故障和异常情况，提高设备的可靠性和运行效率。
调度层利用TCP/IP的通信方式，实现了系统的数据与指令传输，确保系统实时性。
在核心控制器与两变频器之间，通过CAN总线通信来实现对它们的控制和数据传输，进而实现控制信息的高速传输和实时性，从而保证带式输送机的稳定性和安全性。
核心控制器根据皮带负载的变化实时调整带速，避免出现空载或者超载现象，实现带式输送机的最优节能利用。
该智能控制方式可显著降低设备运行过程中的能耗，减少企业的生产成本，提高企业的经济效益。
2自动张紧装置的主要结构件设计2.1硬件设计煤矿皮带机多电机驱动智能控制系统中变频器与控制器为关键硬件。
变频器采用西门子公司的高精度向量变频器MASTERDRIVESVC作为该系统变频器，它使用了向量控制技术，通过CAN/CanOpen总线通信方式，实现了与控制系统之间的数据交换，通过编码器和速度传感器，实现了对速度的实时反馈，从而实现了对带式输送机头机尾两个电机的双闭环控制。
浅谈高压变频器在煤矿皮带机上的应用
和主 控 台中 Ｐ Ｃ的控制 信号 ， 制整 个变 频 器 的运行 。 Ｌ 来控
３改 造方 案 和实施
变 频 器对 皮带 传 送 机 而言 ， 主要 控制 两 个 方 面 的 内容 ：） 煤 量 （在 １ 充足 的情 况 下 ， 电 动机 全 速运 行 ； ） 煤量 较 少 的情 况 下能 实 现 要求 （在 ２ 速度 调节 ， 到节 能 的效果 。 达 综 合 考虑 变频 器 的优 良特性 和 用户 的 现场 工况 ，本着 确 保 皮带 运输 能 力 和 电气性 能 优 良的情 况 下 ，最 大 限度地 为 用户 节 约成 本 的 理 念 ， 拖 动方 式 为一 台变 频 器拖 动 一 台或 两 台 电机 ， “ 拖 一 ” 其 即 一 或 拖二” 运行 方 式工 作 。为 确保 生产 的连 续性 ， 采用 “ 频 和变 频 ” 工 两 种运行方式手动切换 。以“ 一拖二” 为例， 现场皮带传送系统组成 。这 种 传送 方 式可 以在 运 输过 程 中根ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ据 运送 煤 量 的多少 自动改 变 相 应 的 频 率 ， 而达 到变 频 调速 的 目的 ， 现节 能 的效果 。 从 实 ４ 系统 实现 的功 能 、 指标 和应 用效 果 技术 ４ ． 能 １功 ４ ． 由高 压 变频 器 构 成 的 变频 控 制 系 统 真 正 实 现 了 皮 带 机 系 ．１ １ 统 的 软起动 。 压变 频器 驱动 电动 机 时 ， 用它 的低 频 大转 矩输 出 特 高 运 性 ， 现了皮 带 提升 控制 系统 的软 启动 ， 乎对 皮带 不 造成 损害 。 实 几 ４１ ．２由高压变频器构成的控制系统实现 了皮带机多电机驱动 ． 时 的功率 平衡 ， 带 控制 系 统采 用 一拖 二方 式 时 ， 台 电动机 的电 流 皮 两 ２皮带 系统组 成及 变频 电控系 统原 理 相等 ， 功率 、 一致 。 力矩 ２１皮带 系 统主 要 由 以下几 部分组 成 ． ４． ．３由高压变频器构成的控制系统可降低皮带带强。采用变频 １ 由 －９ 通 ２１ ． １皮 带 机机 头 ， 井 的 出煤 口。皮 带从 井 底 拖运 出来 的煤 器 控 制 系 统 之后 ， 于变 频 器 的 起动 时间 可 在 １ ９％ 调 节 ， 常 根 ． 是矿 经 过机 头 位置 时 ， 自动 被抛 卸到 矿井 煤场 。 据 现 场要 求 ， 动 时间 可 以设定 在 ６ ～０ ｓ ， 启 ０ ２ ０ 内 皮带 机 的 起动 时 间延 大大降低对皮带带强的要求 ， 降低 了设备的初期投资。 ２１ ．２卸 完 煤后 的 空皮 带经 过 一个 转 向轮 ，分 别 通过 １ 机拖 长， ． ＃电 动 的主 动滚 筒 ， ２ 和 ＃电机 拖 动 的从 动 滚 筒 后 ， 带 在经 过 １ 导 向 皮 个 ４１ ．４由高压变频器构成的控制系统可降低设备的维护量。变频 ． 器 是 一种 电子器 件 的集 成 系统 ，它 将机 械 的 短 寿命 转化 为 电 子 的长 轮运 行 到井底 完 成一 次运 煤过 程 。 ２１ ．－ ３在矿井 的底部 ， 装有皮带张紧系统 ， 其主要作 用是调节皮 寿 命 。同 时 ， 变 频器 的软 起动 功 能成 功实 现 了带式 输送 机 的软 起 利用 皮带提升系统起动过程中对机械基本无冲击 ， 大大降低了设备 电 带 的松 紧程 度 ，防 止皮 带过 松 导致 的 ２台主 动轮 打滑 现 象或 者 重 载 动 ， 溜车 现象 ， 皮 带过 紧导 致 的皮带 异 常损伤 。 以及 气 和 机械 的 的维护 量 。 ４１ ．５由高压变频器构成的控制系统实现了节能的效果 。主要体 ． ２１ ．４皮 带机 制动 与逆 止保 护 装置 。皮 带 机除 了变 频器 的保 护 系 ． 统外 ， 还有 自身 的一 些 保护 措施 ， 油压 制动 系 统 ， 止 装置 等 。在 ２ 现在操作者能根据煤仓煤量的多少来调节变频器的输出频率 ，从而 如 逆 台动 力 滚筒 上各 安 装 了 １ 油 压刹 车 系统 。在停 车状 态 或故 障 状 态 调 节 了 电机 的转速 ， 达 到 了节能 的效 果 。 套 进而 下 ， 油压 刹 车 处于 制 动状 态 “ 常 生产 时 ， 车 片处 于 松 开状 态 ” ２台 正 刹 ４ ． 术指 标 ２技 皮 带 机 的逆 止装 置 ， 装在 减速 器 的低 速轴 上 。 安 皮带 机 出现重 大 故 障！ ４ ． 高 了系统 效率 。 不完 全统 计 ， 机在 工 频 ５ Ｈ 运 行 ． １提 ２ 据 皮带 ０ｚ 其它 保护 失效 时 ， 装置 通过 机械 力 阻止 重载 皮带 向下 溜 车 。 逆止 时 ， 速度 为 １ ｍｓ高 压变 频器 对拖 动 电机 进行 变 频调 速 后 ， 可 其 ． ／ ８ ， 频率 ２ 系统 由主控 台和高 压变 频器 两部 分组 成 ． ２ 调 节 为 ３～ ０ ｚ对 应 运行 速 度 可 提 升 到 ２ ｍｓ系 统效 率 比原 来 提 ９４Ｈ ， ． ／， ２ 主 控 台采用 性 能可靠 的 可编 程序 控制 器 （Ｌ ）作 为核 心控 制 器 高 了 ２％。 Ｐｃ ２ 件 ， 地 处理 了系统 控 制工 艺 和安 全保 护 问题 ； 于 系统 工况 显 示 完善 用 ４ ． 高 了皮带 传 送系 统 的功率 因数 ， 功率 因数 接 近 １ 。 ．２提 ２ 使 ． ０ ４ ． 能效 果 明显 。高 压变 频 器控 制系 统与 原 系统 耗 电量相 比 ．３节 ２ 的彩色液晶触摸屏 ， 不仅能完善地显示输送机 、 变频器等主要设备的 各 种工 况 ， 且 能直 观 监 控输 送 机 的 各 种动 、 态 参 数 和 运行 趋 势 。 节 电效率 达 到 了 １％一 ５ 该 系统有 效 节省 了运 行 的 电费 支 出 。 而 静 ０ １％， ４ ． 降低 了系统 的维护 率 ， 高 了系 统 的可靠 性 和安 全性 。 ．４ ２ 提 设备 具 有功 能强 大 、 可靠性 高 的特 点 。 变 频 器 的原 理及 构 成 ， 采 用直 接 高 一 变换 的方 式 ， 用 多 电 它 高 应 ４． ．５由于采用多相整流逆变 ， ２ 使系统做到基本无谐波 。 ４ ． 用效 果 ３应 平串联叠波 、 矢量控制 、 有源逆变的技术及优化的 Ｐ ＷＭ控制算法 ， 实 现 了正 弦 电流 的输 出 。整 套 变频 器 由移 相 隔离 变压 器 功率 单元 和 控 该系统存在着能耗大 、 效率低 、 可靠性差等缺点 。改造后 的系统 制器 组成 。 效 率有 了明显提高 ，系统的有功功率 增加 ，节 电效率达到 １％ 一 ０ ２． ． １隔离 变压 器 为干式 变压 器 ，采用 强迫 风 冷； 边 为 Ｙ型 接 １％ ， 量 降低 ， 靠性 提 高 ， 设备 运 行 几 年来 ， ２ 原 ５ 维护 可 该 没有 出现 大 的故 法 ， 线 高 压 直接 相 连 ； 边 绕 组为 延 边 三 角形 接 法 ， 与进 副 副边 绕 组 间 障 ， 为该矿 的安全生产提供了重要保障。 有一 定 的相位 差 。相 角度 ＝０ ／ 相单 元数 副边 绕组 为 功率 单元 提供 ６０ ￣ ５结 束语 隔离电源 ，由于为功率单元提供电源 的变压器副边绕组间有一定的 现 有 大多 数煤 矿 的皮 带输 送 机 一般 都采 用 工频 拖 �
现代煤矿机电设备变频控制技术发展趋势
现代煤矿机电设备变频控制技术发展趋势摘要：随着社会经济的发展，采矿业不断地在发展，矿山机电设备得到了极大的推广。
机电设备变频技术在煤矿矿区地面和井下的提升、通风、采煤、运输、选煤等各种矿山设备控制系统得到了广泛的应用具有明显的节能效果和优越的调节性能。
本文对变频技术的基本原理和发展趋势进行了阐述，从而促进矿山机电设备能够高效运行、可持续发展。
关键词：煤矿机电控制变频技术发展趋势探讨随着电子技术、计算机技术、自动控制技术、大功率输出技术的迅速发展交流电机变频调速技术取得了突破性的进步成为当今节电和改善环境、推动技术进步的一种主要手段已成为一种必然的发展趋势。
煤炭企业是耗电大户其电耗成本占其生产成本相当大的比例其中通风、提升、压气、排水等设备的电能消耗占总能耗2/3以上但是有很大一部分电能是白白浪费掉的。
明显的节能效果和优越的调节性能使变频节能技术在我国矿山中的应用越来越广泛技术也越来越成熟。
一、变频技术原理及发展交流变频调速技术是微机技术、电力电子技术和电机传动技术的综合应用是强弱电混合、机电一体的综合性技术。
其实质是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控制装置其基本原理是通过整流桥将工频交流电压变为直流电压再由逆变器转换为频率、电压可调的交流电压作为交流电机的驱动电源使电动机获得无级调速所需的电压和电流是一种无附加转差损耗的高效调速方式之一。
变频技术在理论和应用方面都取得了较快的发展。
在功率器件方面,经过了gtr、igbt的更替,并进一步发展为智能功率模块(ipm);在控制理论方面,压频比(u1/f)控制方式得到很大改进,矢量控制和转矩直接控制方式在实际变频器中广泛应用,模糊自优化控制、人工神经网络等控制方法成为新的研发方向;调速系统的集成度越来越高,从单片机开始,先后产生了数字信号处理器(dps)、精简指令集计算机(risc)和高级专用集成电路(asic);在功能方面,变频器的综合化程度越来越高,除了能完成基本的调速功能外,还具有内置的可编程序、参数辨识及通信等功能。
高压变频器在带式输送机上的应用
高压变频器在带式输送机上的应用Application of High Voltage Inverter in Belt Conveyor东方日立（成都）电控设备有限公司陈晖（C h e n H u i)摘要:寿阳煤矿带式输送机进行变频改造后，具有苷能降耗，启动冲击小，可重载启动以及系统调试维护方便等特点，这对增加煤 矿企业的效益具有非常现实的经济意义和社会意义。
关键词：带式输送机；变频改造；重载启动Abstract: A f t e r t h e b e l t c o n v e y o r o f S h o u y a n g c o a l m i n e w a s e q u i p p e d w i t h V F D, i t h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f e n e r g y s a v i n g a n d c o n s u m p t i o n r e d u c t i o n, s m a l s t a r t i n g i m p a c t, h e a v y l o a d s t a r t i n g a n d c o n v e n i e n t s y s t e m d e b u g g i n g a n dm a i n t e n a n c e, w h i c h h a s v e r y p r a c t i c a l e c o n o m i c a n d s o c i a l s i g n i f i c a n c e f o r i n c r e a s i n g t h e b e n e f i t s o f c o a l m i n i n g e n t e r p r i s e s.Key words: B e l t c o n v e y o r; F r e q u e n c y c o n v e r t i n g r e c o n s t r u c t i o n; H e a v y l o a d s t a r t i n g【中图分类号】T N773【文献标识码】B【文章编号】1561-0330(2020)12-0080-041前言在大功率皮带传动场合，以往为了实现皮带的软启 动，需要使用液力耦合器或者液力软启动器，这类液力 传动设备维护工作量大、能耗高，在机械上产生较大的 冲击，增加整个传动系统的磨损，缩短设备使用寿命，增加维护频次。
浅谈变频器在矿山的应用
浅谈变频器在矿山的应用【摘要】变频技术诞生背景是交流电机无线调速的广泛需求。
该文就变频器在矿山的应用进行了具体的阐述，具有一定借鉴意义。
【关键词】变频器；变频节能；功率因素节能；软启动节能1 变频器在矿山的三个主要作用随着时代发展，现在国家要求各煤炭集团要应用高新技术来改造传统煤炭工业。
那么变频器对于矿山来说就成了必不可少的一部分，变频器在矿山的作用也显得尤为重要。
变频器在矿山的主要作用有三个部分：1.1 变频节能变频器节能主要表现在风机、水泵的应用上。
为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。
当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。
风机、泵类等设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中。
当使用变频调速时，如果流量要求减小，通过降低泵或风机的转速即可满足要求。
电动机使用变频器的作用就是为了调速，并降低启动电流。
为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（dc），这个过程叫整流。
把直流电（dc）变换为交流电（ac）的装置，其科学术语为“inverter”（逆变器）。
一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。
对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。
变频器输出的波形是模拟正弦波，主要是用在三相异步电动机调速用，又叫变频调速器。
对于主要用在仪器仪表的检测设备中的波形要求较高的可变频率逆变器，要对波形进行整理，可以输出标准的正弦波，叫变频电源。
一般变频电源是变频器价格的15-20倍。
由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器。
变频不是到处可以省电，有不少场合用变频并不一定能省电。
作为电子电路，变频器本身也要耗电（约额定功率的3-5％）。
变频器在矿井应用中的节能效果
变频器在矿井应用中的节能效果摘要本文分析了矿井运用变频技术的优势、变频技术能够提高系统功率因数和系统效率，以及矿井运用变频器的社会和经济效益。
关键词变频器；功率因数；系统效率中图分类号td8 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）49-0118-02国内现有大多数煤矿的皮带输送机，一般都采用工频拖动，较少使用变频器驱动。
由于电机长期工频运行加之液力耦合器效率等问题，造成皮带运输机运行过程非常不经济；同时由于电机无法采用软起软停，在机械上产生剧烈冲击，加速磨损；还有皮带、液力耦合器的磨损和维护等问题都会给企业带来很大的经济损失，甚至致影响安全生产。
因此，对皮带输送机进行变频改造对节约社会能源、增加企业的经济效益，都有非常重要的经济意义。
1 运用变频器的优势20年来，变频技术得到了飞速发展，在部分煤矿企业获得了广泛应用。
例如晋城煤业集团、潞安矿业集团、淮北矿业集团等，运用变频器对带式输送机的驱动进行改造，将给用户带来极大的社会和经济效益。
第一，真正实现了带式输送机系统的软起动（将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一）。
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；第二，实现皮带机多电机驱动时的功率平衡。
应用变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制，当多电机驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。
淮北矿业集团某矿六二强力皮带为2×200kw/1140v电机驱动，采有主从控制后，轻载时主从电机电流相差5a左右，满载时相差2a左右；第三，降低皮带带强。
由于变频器的起动时间可在1s~3600s可调，通常皮带机起动时间在60s~200s内根据现场设定，皮带机的起动时间延长，大大降低了对皮带带强的要求，从而降低设备初期投资；第四，降低设备的维护量。
变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命。
煤矿胶带输送机变频调速系统技术改造
煤矿胶带输送机变频调速系统技术改造随着煤矿生产的发展，长距离，大运量、大功率带式输送机在煤矿上的使用量也愈来愈多。
合理选择大型胶带输送机的驱动方式，能够实现可调的、平滑的而无冲击的启动力矩，减小输送机运行过程中的动张力，改善输送机整体的受力状况，保护电网免受冲击，减少输送机运行过程中的功率损失，提高输送机电控系统的稳定性、可靠性、安全性。
实际应用表明采用变频控制系统对输送机进行变频调速控制可以较好的实现力矩—速度控制功能，提高整机运行过程中的安全稳定性。
胶带输送机是以输送带兼作牵引机构和承载机构的一种连续动作式的运输设备，它在矿井地面和井下运输中得到了极其广泛的应用。
带式输送机要求驱动系统能够提供可调的、平滑的而无冲击的启动力矩，以减小动张力，从而改善输送机及整机的受力状况，并保护电网免受冲击。
在多台电机驱动情况下，要求各驱动装置之间能够做到功率基本平衡，或者说具有合理分配驱动功率的能力；对于长距离胶带输送机还要求提供慢速运行以满足日常检修维护；对于大功率、高耗能、长时运转设备还应要求具有明显的节能效果。
变频调速控制驱动方式是一种值得尝试推广的新技术，通过实践应用具有较好的使用效果。
胶带输送机变频调速系统工作原理介绍1.1交流变频调速技术的基本原理交流电动机变频调速技术是在近几十年来迅猛发展起来的电力拖动先进技术，其应用领域十分广泛，该技术是一种以改变交流电动机的供电频率达到交流电动机调速的目的，是利用电力半导体元件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能装置，其基本原理是通过整流桥将工频交流电压变换为直流电压，在通过逆变器转换为频率，可调的交流电压作为交流电动机的驱动电源，使电动机获得无极调速所需的电压和电流，根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速、减速，是一种无附加转差损耗的高效调速方式，可以大幅度提高工作效率，减少能源空耗。
现在的交流变频调速技术是微机技术、电力电子技术和电机传动技术的综合应用，是强弱电混合、机电一体的综合性技术。
变频调速技术在煤矿节能改造中应用分析论文
变频调速技术在煤矿节能改造中的应用分析摘要：随着行业竞争的日趋激烈，煤矿的增产、降耗、提效被提到了重要地位，设备节能改造势在必行，迫切需要利用变频技术进行节能降耗。
因此，对现有电机设备进行变频节能改造，是解决煤矿高消耗、低效益问题，以低能耗实现现代化的新路。
关键词：煤矿节能，变频改造，应用分析x752一、现状分析我国是世界上的产煤大国，也是吨煤电耗比较高的国家。
矿井的电能消耗中 ,电机消耗的电能占总能耗2/3以上。
电机是感性负载 ,功率因数低 ,负载变化大 ,节能的空间很大。
节能的关键在于先进节能设备的使用或对现有设备的技术改造。
随着行业竞争的日趋激烈，煤矿的增产、降耗、提效被提到了重要地位，设备节能改造势在必行，迫切需要利用变频技术进行节能降耗。
因此，对现有电机设备进行变频节能改造，是解决煤矿高消耗、低效益问题，以低能耗实现现代化的新路。
二、矿井设备变频节能改造的应用分析1、变频调速技术在矿井提升机的应用矿井的提升机担负着输送物料和人员的重要任务，是矿井生产四大运转部件中特别重要的设备。
其传统的调速控制方法是采用在电动机转子电路内接入金属电阻，用鼓形控制器或接触器切除电阻来达到调速的目的。
这些控制装置的缺点是：电阻能耗大、散热难以解决；电阻调速属于有级调速，开环控制，调速范围小、精度低、安全性能差；在减速段和下放时需投切动力制动直流电源或低频电源，易造成设备损坏，且浪费了大量的电能。
另外，原有的控制系统保护不够齐全，安全可靠性差，原系统已严重地制约了矿山的安全生产和经济运行，对矿井提升机驱动系统进行变频技术改造旨在从根本上解决原有电阻调速控系统存在的各种弊病，达到如下主要目的:(1) 实现无级平稳加减速, 提高提升系统的安全水平；(2) 节约电能；(3) 用plc编程软件替代继电器实现提升速度控制, 减少设备维修工作量。
使矿山提升驱动系统迈上了一个新的台阶。
图一为中国平煤神马集团某矿变频改造后的数字矿井提升机工作原理框图。
变频器在胶带输送机上的应用
浅谈变频器在胶带输送机上的应用[摘要]变频器在交流拖动系统应用中呈现优良的控制性，可以实现软起动和无级调速，进行加减速控制，使电动机获得高性能，而且具有显著的调速效果。
本文以阳煤一矿北翼头部胶带机上使用的上海普昱公司研发的变频器为对象，着重讨论变频器在胶带输送机上的应用，结合现场实际情况浅谈变频器的工作原理、使用优点及维护保养。
[关键词]变频器原理优点维护保养中图分类号：td528.1 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）10-0228-01引言阳煤一矿所用胶带运输机起动方式有直接起动（电机+减速器）和偶合器起动（电机+偶合器+减速器）两种。
直接起动由于起动时间短，对转动部位和减速器冲击较大，加快减速器齿轮磨损，缩短了机械设备的使用寿命，同时，由于直接起动时电机起动电流大，对电网造成较大程度的冲击和影响。
采用偶合器起动虽然能减轻直接起动方式中的种种危害，但存在胶带重载起动情况下打滑现象，甚至在运行过程中由于断带等因素引起偶合器爆炸安全隐患，且偶合器容易泄露难于维护。
基于以上原因，我矿对主运、强力、顺槽负载较大的胶带机电机采用变频驱动控制的方式，实现胶带机全过程变频调速，胶带机电机零速、零电压起动，效果非常理想。
一、三相交流异步电动机的调速三相交流异步电动机速度公式为：n=60f（1-s）/p。
式中，n为异步电动机的转速，f为电网频率，s为电动机转差率，p表示电动机极对数。
由公式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f 即可改变电动机的转速，当频率f在0～50hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。
当然，如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机处于过电压（过励磁），导致电机可能被烧坏。
因此电机在调速时必须获得不同频率、不同等级的电压值的电源。
二、变频器的工作原理变频器的工作原理是把工频电源电通过整流器变成平滑直流，然后利用igbt组成的三相逆变器将直流电变成可变电压和可变频率的交流电，由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制（spwm）方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动异步电机，实现无级调速。
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国内现有大多数煤矿的皮带输送机一般都采用工频拖动，较少使用变频器驱动。
由于电机长期工频运行加之液力耦合器效率等问题，造成皮带运输机运行起来非常不经济；同时由于电机无法采用软起软停，在机械上产生剧烈冲击，加速机械的磨损；还有皮带、液力耦合器的磨损和维护等问题都会给企业带来很大数额的费用问题。
这对于现在创建节能型社会是不相符合的，对煤矿企业的皮带输送机进行变频改造对节约社会能源、增加煤矿企业的经济效益都具有非常现实的经济意义和社会意义。
一、皮带输送机的结构组成华北某煤矿400米井下采煤作业面采用三段式皮带下行传送；第一段向下运输，水平距离950米，提升高度116.3米；第二段向下运输，水平距离680米，提升高度25米；第三段向下运输，水平距离630米，提升高度84.2米。
运输能力为3000吨/小时（最大），皮带带宽1.4米，皮带机运行速度为4m/s，运输方式为下运。
改造前的拖动方式为每段皮带机由两台1140V、250KW饶线式三相异步电动机经液力耦合器同轴连接；皮带机的启动和运行方式为，绕线电机经转子绕组降压启动后工频运行，经液力耦合器切换至皮带机。
第一、二段皮带机的电机分别由同一线路的两台变压器供电，第三段皮带机的电机由同一线路的另一台变压器供电。
改造前各段皮带机自成体系，互不联系，均采用手动运行方式，皮带机启动后电机恒速运行，采用调节液力耦合器的机械效率来调整皮带的速度。
该煤矿井下采区皮带机纵剖面示意图如图1，水平面剖面示意图如图2所示。
二、皮带机的工作原理和特点皮带机通过驱动轮鼓，靠摩擦牵引皮带运动，皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动。
皮带是弹性储能材料，在皮带机停止和运行时都储存有大量势能，这就决定了皮带机的启动时应该采用软启动的方式。
国内大多数煤矿采用液力耦合器来实现皮带机的软启动，在启动时调整液力耦合器的机械效率为零，使电机空载启动。
虽然采用了转子串接电阻改善启动转矩和降压空载启动等方法，但电机的启动电流仍然很大，不仅会引起电网电压的剧烈波动，还会造成电机内部机械冲击和发热等现象。
同时采用液力耦合器软起皮带时，由于启动时间短、加载力大容易引起皮带断裂和老化，要求皮带的强度高。
加之液力耦合起长时间工作会引起其内部油温升高、金属部件磨损、泄漏及效率波动等情况发生，不仅会加大维护难度和成本、污染了环境，还会使多机驱动同一皮带时难以解决功率平均和同步问题。
三、三相异步电动机四象限动态运行分析1、从图1可以看出该皮带机是向下输煤至主井，从图2可以看出同一皮带机上的两台电机是同轴连接，当皮带机工作时两台电机分别一台正转、另一台反转。
以第一段皮带机的1#和2#电动机为例，当皮带机空载运行时，1#电机反转、2#电机正转，皮带机下行运动；此时电机的输出转矩通过液力耦合器转换后作用在皮带机驱动轮毂上，并与上层皮带自重沿传输面重力分量作用在皮带机驱动轮毂上的力矩合成。
合成的驱动力矩与驱动轮毂受到的皮带摩擦力阻力合力矩相平衡，皮带机空载运行；此时1#电机处于反转电动态，工作在第三象限；2#电机处于正转电动态，工作在第一象限。
当皮带上煤后，煤的重力沿皮带传输方向的分力也作用在驱动轮毂上，并使得驱动力矩逐渐增大；当驱动力矩超过摩擦阻力力矩后，驱动轮毂的转速将加速转动，通过机械连接使得电机转子也加速转动，其速度将超过同步转速；此时1#电机处于反转再生态，工作在第四象限；2#电机处于正转在生态，工作在第二象限。
电机运行在第一、第三象限内时为电动态，其定子中的旋转磁场、电机的输出电磁转矩与转子的转向同向，电机输出的电磁转矩是转子的驱动力矩，此时电机从电网吸收的电能大部分由电磁转矩作用到转子上以机械能形式输出。
当电机运行在第二、第四象限内时为再生态，由于转子切割磁力线的方向发生了改变，故电机作用到转子上的电磁转矩方向也发生改变，成为转子的制动阻力力矩；此时电机转子被负载的合成力矩拖着以超过同步转速的速度转动，负载作用在皮带机驱动轮毂上的机械能由电机反馈回电网。
故在进行下行皮带机变频改造时，应选用四象限带能量回馈的专用变频器。
三相异步电动机在四个象限运行的特征曲线如图3所示，变频驱动三相异步电动机在四个象限的运行特征曲线如图4所示。
2、变频器驱动三相异步电动机的启动情况可以分为电动态启动、再生态启动和空载启动。
为了防止启动时因为拖动系统速度不为零而造成电机和变频器发生过载情况，变频器在电机启动前预先输出零赫兹的力矩电流，即变频器对电机预先输出一个直流力矩TL与负载力矩相平衡，保证拖动系统启动时初速度为零，这样变频器启动后逐渐升高输出频率，并保持输出转矩基本不变（视启动后负载力矩情况而定），实现电机的带载启动。
当变频器输出频率到达设定频率后，电机按该频率下的特征曲线运行。
图5、图6分别为变频器驱动三相异步电动机电动态启动和再生态启动时电机的特征曲线变化图，图中箭头为启动时变频器输出频率、输出转矩、电机转速及特征曲线等参数的变化方向。
四、皮带机变频改造1、皮带机变频技术改造措施根据以上分析可以知道，因为下行皮带机运行时其驱动电机会运行在四个象限内，这就需要驱动用变频器是四象限带能量回馈型变频器。
同时根据皮带机的工作情况，需要变频器能够在电机带载启动、空载启动或是停机时能够输出直流制动力矩，以保证皮带机平稳启动、停止，减小机械冲击。
为使该皮带机同轴的两台电机能够实现转矩平衡，在变频改造中采用同轴的两台电机的两套逆变单元公用直流母线、统一控制指令，公用一套整流单元和回馈单元。
这样控制系统检测控制两台电机的输出转矩，使之达到转矩平衡，彻底解决扭震、共振等问题。
为使整个皮带机系统达到同步，可以将所有变频单元里的直流母线共同连接，将控制系统设成主从控制；系统检测所有电机的输出转矩，经运算后控制各电机的输出转矩达到统一平衡，从而实现所有电机转矩平衡和速度同步。
将所有变频单元的直流母线连接在一起，还可以实现变频器内部整流单元、逆变单元和回馈单元的冗余连接。
当某一个整流或回馈单元发生故障时，可以由其他的整流和回馈单元来完成整流和回馈功能。
如果当某一个逆变单元故障时，则系统检测负载状况，并计算其余电机能否拖动整个皮带，如果可以则由其余逆变单元和电机继续工作。
在改造中保留原有工频启动柜，将其作为变频运行的工频旁路备用，提高设备的应急运行能力。
对于该中压变频器的一次供电，采用同一线路的两台6KV变1140V的电力变压器并列运行向1#～4#电机的变频器供电，同一线路的另一台6KV变1140V的电力变压器单独向5#、6#电机的变频器供电。
这种一次供电方案在一定程度上提高了供电系统运行的可靠性，在一定程度上降低了整个皮带机供电系统全部停电的风险。
皮带机变频改造主电路原理图如图7所示。
2、皮带机自动控制系统的改造皮带机自动控制系统采用西门子S7-300 PLC以主从方式通过Profibus DP通讯完成连接。
井上中控室S7-300 PLC 设为主站，通过CP342-5 FO 主从通讯处理器光纤接口，使用光纤连接井下S7-300 PLC 从站。
井下S7-300 PLC 从站和中压变频器都装置在防爆壳体内，并在井下集中安装，采用安全隔离模块隔离处理变频器和皮带机张力检测模拟量信号。
通过Profibus DP网络可以将皮带机自动控制系统与整个煤矿的DCS系统相连接，也可以通过安装LE/PB Link和整个煤矿的工业以太网连接。
在中控室设上位监控计算机，使用西门子WinCC组态软件，可以对皮带机进行实时监控，并可以使用该软件的历史数据记录功能记录历史数据和报警数据。
PLC控制系统完成对变频器的起、停控制，实现各电机等速启动和同步控制，对各电机进行过流、过载、短路、断路检测和保护，同时能够实现对皮带跑偏检测、皮带堆煤等保护。
图8和图9分别为皮带机自动控制系统示意图和上位机监控画面。
3、皮带机变频改造中机械结构的改造措施皮带机变频改造后，将原有的电气柜保留作为工频旁路，同时将液力耦合器的效率调至最大；如果调试中变频器发生故障，则可以利用原有的工频启动柜应急运行，启动时调整液力耦合器效率为零，电机空载启动，启动后适当调整液力耦合器效率。
当整个设备运行调试完成后，实验运行一段时间证明设备整体运行稳定、良好后，可以拆除液力耦合器，将皮带转轴直接连接到电机上。
拆下的液力耦合器入库储存备用，如果发生变频器故障需要工频运行时，可以把相应的液力耦合器再装上实现应急运行。
五、基于IGBT直接串联技术的基茨系列中压变频器IGBT是双极性隔离门极晶体管的缩写，是具有自关断特性的高速功率元件。
由于IGBT模块的耐压问题，使得IGBT串联问题成为了世界公认的尖端难题。
为了避开IGBT串联问题，国外众多品牌普遍采用单元串联多电平技术来生产中高压变频器。
这使客户需要花费大量金钱购买体积巨大、结构复杂的多副边移相降压变压器，不仅投资大，而且运行起来很不经济；更重要的是这种类型的过渡型中高压变频器根本无法实现电机四象限运行,也就决定了其无法用于皮带机。
国产基茨系列中高压变频器采用了吴氏3/2钳压技术，该专利技术的使用在世界上首次实现了IGBT模块直接串联使用，使中高压变频器真正意义上做到了能够在四象限运行和实现了公用直流母线功能。
同时国产基茨系列中高压变频器还采用了抗共摸电压技术、谐波拟制技术、正弦波技术等多项专利技术，使得国产基茨系列中高压变频器已经成为世界上唯一品牌的中高压通用型变频器。
结束语经过变频技术改造后皮带机运行良好，彻底实现了皮带输送机的软起、软停运行方式，大大提高了系统的功率因数和系统效率。
改造后系统可以根据负载变化情况自动调整输出频率和输出力矩，改变了以前电机工频恒速运行的模式，在很大程度上节约了电力能源；而且四象限中高压变频器的使用实现了皮带机能量回馈功能，进一步使得皮带机的能耗降低；液力耦合器的退出更大地节约了设备的维护和维修费用。
经过改造后的运行，事实证明国产基茨系列中高压变频器与众多国内外过渡型中高压变频产品相比，有着无法比拟的优越的产品性能和无法超越的技术领先优势；在煤炭行业的节能改造中应用能够创造巨大的经济效益和良好的社会效益，对于创建节能环保型的社会发挥着重要的作用。