为了实现煤矿机电设备的运行安全，在设备的选择特别是性能的选择上通常取较大的富余系数，这使得带式输送机等设备的长期运行处于低负荷甚至空载状态。应用变频技术适当控制带式输送机的运行速度，可以有效地降低电耗，但如果带式输送机的运行速度太低，发动机将超负荷运行，会影响发动机的使用寿命，因此带速应调节在适当的范围内。

1 带式输送机概述

带式输送机作为复杂的机电系统，具有高负荷、高带速的特点。在起动和制动的过程中，输送带会产生很大的动张力，可能导致输送带整体或局部滑动，造输送带传动面及驱动滚筒衬垫强烈磨损和发热，降低输送带与滚筒间粘着系数，甚至使启动和运行困难。带式输送机是由多个部件组成的复杂机电系统。它的主要组成部分有五个部分，主要有承载输送带 、改向滚筒、驱动装置、拉紧装置、托辐 。带式输送机最重要的工作原理是：驱动装置产生的牵引力通过输送带与改向滚筒之间的摩擦对输送带产生影响。虽然对驱动装置的起动速度和起动加速度进行控制，但其运动不会直接影响输送带，而是慢慢影响整个输送带的功率和速度，由此导致带式输送机的体型越大，应预留的启动时间越长，使起动加速度在允许范围内波动。

据统计，带式输送机运输的使用率最高。其优点主要有以下 几个方面：（1）虽然采用了简单的运输系统，但系统的运输能力强，在矿山生产中可以实现无倒装的连续运输；（2）这种方式比较简单，集中控制和自动化管理在实现生产中可以提高设备效率，减少人力物力成本 。（3）对于带式输送机来说，更容易满足如大运量 、高强度的开采作业等开采条件，有更大的潜力去创造高效高产 。

2 矿用变频技术

变频器可根据负荷控制皮带输送速度，提高整个输送系统的运行效率。皮带变频系统主要由变频器 、传感器 、主控设备 、电源控制台等组成。在带式输送机及电动机处安装传感器，自动采集工作信息，传送给控制装置进行处理和分析，主控装置发送信号指示相应的设备进行反债和配合，完成过程控制等任务。矿用变频技术的核心部件是变频器 。在实现变频的过程中，首先通过变频器内的半导体等部件将输入的交流电源转变为直流电源，然后相应地调整直流频率，通过这种“交流 -直流 -交流 ”转换，控制带式输送机的输入电能。当皮带机无负荷时，皮带速度减慢，直至停止运行。当带式输送机开始运煤时为了达到提高工作效率、降低设备损耗和功耗的目的，输送速度立即提高，并实时根据荷载大小匹配最佳运行速度。系统本身能及时发出反债报警信号，迅速关停带式输送机的运行，并将向工作人员进行反债，保证带式输送机的运输安全。

3 变频调速技术在带式输送机上节能应用

某矿选煤厂为矿井型选煤厂，洗选无烟煤，厂内主运输设备是皮带运输机，201#皮带机是该厂原煤主提升皮带机，带宽1400mm，机长122m，倾角16.50，电动机瞬时承受过大的电流，在此冲击下导致其内部产生机械及热应力变化，严重磨损或损坏电动机机械部位。在长期运行状态下，糯合器内的液体温度会升高，当设备突然过载，甚至“卡死 ”时，易熔合金塞融化，液体泄漏，糯合器自行卸载，环境受到污染；糯合器损坏时更换难度大，增大职工维修量。在多台电动机驱动距离长、运量大的皮带运输机、用液力糯合器驱动时，电动机的功率平衡问题难以解决 。

为改善201#主提升皮带运输机的启动方式，制定了相关改造方案，为该设备配套安装3 台变频柜，1台PLC 控制柜和1台进线柜用于协调在线的3台变频器同步运行，使3台电机实现转矩平衡，速度跟随，降低电机不同步而相互制约能耗高等问题，实现提高功率因数、数据远传、皮带恒速运行等功能。本次改造的目的就是要通过变频器的固有功能结合PLC 的控制技术，寻找特定的数学模型，经过研究和实验解决这一关键技术，使带式输送机在多台电机驱动情况下实现功率、力矩、速度平衡 。

考虑到投资限制，本次改造尽可能采用成熟的设备和成熟技术串联的方法，减少改造的硬件投入。即在硬件上配备完善后，利用软件来试验和达到目的。

201#皮带机由3台电动机驱动传动滚筒转动，其中2#、3# 电机驱动1个双出轴传动滚筒，1#电机单独驱动1个单出轴传动滚筒。运行过程中2#、3#电机必须保持相同的力矩，而1# 电机必须保持设定的带速 。图1所示为调速系统控制图，图中V0为皮带速度给定值；T0为从动单元力矩给定值；V1、V2、V3为皮带速度反债值。从图中可以看出，皮带机启动时，由PLC 给定2#、3# 变频器一定的启动力矩，再根据反债的带速与设定值相比较，通过调整给定力矩，最终达到恒定的带速。

按上述方案对201主提升皮带运输机进行改造，改造后达到了以下效果。

（1）采用变频技术+PLC 控制技术，使3台电机实现了同步运行，降低3台了电机因不同步，相互制约耗电高问题，实际节电效率达15% 。

（2）软启动与软停机功能，消除了常规启停方式下产生的机械冲击和大启动电流，对设备产生较好的保护作用 。

（3）提升了电动机效率及功率因数，减少了无功损耗，使电机寿命延长 。

（4）系统自动调节电机转矩，达到了皮带运输机运行速度不受载荷变化而改变，实现了恒速运行。

4 结束语

总的来说，电动机实现了真正的软启动后，极大地减少了对电机、开关等设备及电网的启动冲击，延长了设备、设施的使用寿命；设备维修工作量减少，节省了设备的维修、维护费用；降低了职工的劳动强度。