试论煤矿运输机中变频调速技术的应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇试论煤矿运输机中变频调速技术的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：煤炭行业逐年发展，在多个方面均需改进，尤以运输机为甚。传统运输机效率低耗能高，所带来的成本较高，因此急需引入变频调速技术来提高运输机的效率降低能耗。变频调速技术是一种新型的调速控速技术，其对速度安全稳定的调节，对相关机械的保护，在各个行业应用均具有重大的意义。针对社会发展对变频调速技术的需求，文章着重分析变频调速技术的发展现状以及在煤炭运输机中的应用，以供大家参考。
变频调速技术是以电源频率与电机转速的正比关系作为原理基础的，根据这种正比关系，通过改变输入电源频率的方式，达到改变电机转速的目的，以实现变频调速。变频调速技术是综合了电力电子和微电脑控制技术的一种综合性技术，具有较好的发展应用前景。
1 煤炭运输机简介
煤炭运输机系统是煤矿工业的重要环节，这要求煤矿运输机系统能够高效稳定的运转。在传统的运输机系统中，当低速扭矩发生变化时，运输机系统的速度却会保持稳定不随之发生变化。在整个运输环节中，不论是运输煤炭还是物资材料，运输机速度不随扭矩变化而变化，仅仅是负载电阻产生一定的变化。除去这点，整个运输系统中，传送带的速度也基本是固定不变的。从运输操作的方式来说，就是超低功率近零电源，在几百米到几千米的传输距离中，低速驱动系统有着很大的实际意义。煤炭运输机系统是很庞大而繁杂的系统，对技术集中程度很高。其中矢量系统能够长期处于高性能和低耗能的状态。煤炭运输机系统中的速度反馈，可以事先预定速度，通过监测自动调节扭矩，还可以根据实际情况加入张力测量等操作程序以完善控制过程，以便使整个运输系统安全稳定高效的运行。
2 简析变频调速基本原理
变频调速是通过改变输入电源频率以达到调节电机速度的一种技术，其发展基础就是电源频率与电机速度的正比关系：n=60f（1-s）/p。式中，n代表电机转速，f代表输入电源频率，s代表电机转差率，p代表电机磁极对数。从式子中不难看出，在选定电机之后，电机转差率s和电机磁极对数p都是固定值，唯一能引起电机转速n发生改变的因素就是输入电源频率f。而且可以看出，电机转速随输入电源频率增大而增大，随输入电源频率减小而减小。此外，当电机在额定功率下工作时，磁路状态趋于饱和，主磁通增加会导致磁路状态超过最大值，致使电机的工作效率下降，同时使负载能力降低。运用变频调速技术，可以有效避免磁路状态超过饱和，从而使电机一直处于高效率的工作状态。变频调速系统是变频调速技术的具体产物，变频主体和电抗器是变频调速系统的核心，再辅以其他元器件，就组成了完整的变频调速系统。完整的变频调速系统由各个元件互相协调，实现对电机的速度调节以及故障控制。
3 变频调速技术的发展应用现状及特点分析
近些年随着科技水平进步，我国变频调速技术也取得了重大发展成果，也有许多企业具备了生产变频调速机械的技术与能力。目前国内大部分变频调速产品主要分为矢量控制和异步控制两类。这两类产品与国外产品相比，在效率与精度上都有不小的差距，所以市场占有率很低，致使国内企业大多选用国外的变频调速相关产品。总体上来说，变频调速具有运行稳定精度高能耗低等特点。与其他传统调速方式相比，变频调速具有以下优点：一是变频调速建立在矢量控制、转差频率控制和直接转矩控制等新理论的基础上，技术发展日益深入成熟；二是超大规模集成电路和大功率电器元件逐步问世，为变频调速技术的发展奠定了物质方面的基础，是变频调速技术得以有物质基础作为支撑；三是伴随全球经济一体化信息一体化，世界范围内的技术交流越发方便，使变频调速能够快速革新技术，走在最前沿。
4 变频调速技术在煤炭运输机中的应用分析
煤炭运输机系统是由电气和机械等系统组成的一个繁杂的系统，其运转速度高，载荷重。因此在运行过程中，由于启动制动等操作手段会使传送带的动态张力增大，致使传送带可能发生打滑。同时，由于动态张力增大，传送带表面与滚筒之间产生大量摩损，使传送带与滚筒之间的摩擦阻力减小，导致传送带与滚筒的速度差增大，降低了传送效率与安全性。
煤炭运输机系统的工作程序，大致可以分为三步：起步阶段所需时间，能够影响传送系统中静态电阻对滚筒的驱动，这是由静态电阻驱动动滑轮的时间所决定的。在系统启动的时候，静阻力消失，转而变为动阻力，带动传送带开始运动。在静阻力变为动阻力的过程中，传送带发生振动，使得传送带横截面的动态张力增加，传送带速度变缓。在运输系统启动的时候，这部分增加的动态张力，在驱动推动的作用下，传送到切入点并返回。在运输阶段，由于系统达到额定功率与额定转速，这个阶段看似运输处于平稳状态，实则是不平稳的。因为工业中使用的交流电的性质，致使传送带在启动时，传送带中产生了较大的动态张力。由于传送带具有弹性和张性，在较大动态张力的作用下会产生形变，并且在传送过程中，传送带各处的张力是不同且不稳定的。因为传送带在启动前各段的静阻力不一样，随着传送带逐步启动，就造成了传送带各处产生的动态张力也不一样。比如传送过程中的一段当传送带两端的拉力差大于自身阻力时，传送带才能够启动运转。所以电机的驱动力变化时，传送带受到驱动力变化的影响，表面张力很容易达到峰值。这和传送带长度、传送带材料性质以及所受阻力等原因有关。对于这些问题，通过变频调速系统改变传统驱动方式所带来的阻力变化，消除传送带在启动时产生的动态张力，让传送带运行平稳，是煤炭运输系统提高效率与安全的最佳方式。
当运输系统处于不稳定的工作状态下时，传送带不仅受到驱动带来的动态张力，还会受到由速度变化而带来的附加张力。运输机系统启动后，附加张力与动态张力会形成叠加，这种情况会造成滚筒张力急速增大，让运输机系统的运行状态极不稳定，严重的时候还可能引起部分零部件的损毁，导致系统无法运行。对此，在运输机系统中加入变频调速技术，通过变频调速技术来控制电机运转。变频调速系统可以改变输入电源的频率以改变电机启动时的运转性质，通过对时间范围进行事先计算，在启动时由零逐渐增大到额定的运行速度。这样的一个过程不会对电网造成负荷冲击，并且启动十分稳定，减小了传统方式所产生的各种阻力，可以增加机械的使用期限，还可以减少对机械造成的损毁，避免了经常检修或更换。
此外，变频调速系统可以进行智能调速，通过对传送带上煤炭的总重监测进而对系统运行速度进行智能调控。变频调速系统主要是通过监测，对实际情况进行分析，根据需要将电机和运输系统合而为一，分步进行启动，逐步消除传送带中存在的能量与张力，让整个启动过程平稳安全，同时还可减小传送带的损耗以及一些其他零部件的磨损。通过一些煤炭企业的实际使用情况来看，变频调速系统可以切实降低运输机系统的损耗，提高整个运输机系统的使用期限，提升运输机系统的运输效率与安全性。
5 结束语
总的来说，通过实践证明变频调速技术的实用性与高效性。在煤炭运输机中引入变频调速技术之后，整个煤炭运输体系的效率与安全均得到了大幅提升，运输系统的能耗也有了明显降低。此外，还为企业节约了成本，创造出更大的利益。
参考文献
[1]高大伟.变频调速技术在煤矿运输皮带系统的应用[J].科技与企业，2012，8：295.
[2]周科.变频启动技术在煤矿运输与通风设备上的应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2014，1：195.
[3]王学勤，吴利学.煤矿运输皮带集控系统和变频调速系统的应用及发展趋势[A].煤矿综合自动化与机电技术，2012：6.