常雷雷

（山西沁和能源集团南凹寺煤业有限公司，山西 晋城 048000）

1 前言

矿用带式输送机长期处于过载运行状态，这导致运输机输送带磨损、能耗及故障率大幅提高，同时也会导致运输机的使用寿命缩短[1-4]。为解决上述问题，南凹寺煤业研究一种基于带式输送机的变频调速系统，在井下试运行的3 个月内，达到减少输送带磨损、降低能源消耗的目的，并且运输机的故障次数也得到相当程度的减少。

2 变频调速系统设计原理

矿用变频调速系统是通过实时监控带式输送机的运行状态及载荷量，根据不同的载荷量对带式输送机的运行速度进行调节，从而达到减少输送带磨损及节能降耗的目的。系统主要由变频控制器、传感器、逻辑控制器、单片机、控制主机、电源控制器组成。

在运输机的电动机部位以及输送带部位加设传感器，用来实时监控采集带式输送机的运行状态及载荷量数据信息；逻辑控制器及单片机对采集到的数据信息进行处理并发送至控制主机；控制主机在接收到处理后的信息数据后，对工作人员进行操作提示；工作人员通过电源控制器操控变频器对带式输送机进行运速调节，使其运行速度科学合理。

在变频调速系统中变频器是最主要的部分，其运行原理为通过将输入交流电转换为直流电，将转换后的直流电频率进行调控后再次转换为交流电，在输入电流的转换过程中完成调频，控制带式输送机的输入电流，实现带式输送机的调频控制。

井下带式输送机在运行状态下，变频调速系统会对其运行状态及载荷状态进行数据采集并处理，通过数据分析，得到当前运输机的状态信息，预测带式输送机存在的安全隐患。运输机输送带上存在物料或煤炭矸石时，变频调速系统会根据当前的载荷状态及时调整运输机的运行速度，运输任务完成后，变频调速系统检测到运输机空载状态，会对运输机进行减速直至停止运行，实现减少输送带磨损及节能降耗的目的。此外还能对带式输送机进行故障报警，紧急关闭运输机并发出警报通知工作人员进行维护，保证带式输送机的安全运行。

3 变频调速系统运行流程

变频调速系统运行的步骤流程如图1。带式输送机开始运行后，系统随机对运行状态及荷载状态的数据信息进行采集分析，分析后判别当前状态是否满足带式输送机的运行条件，N 表示不满足，Y表示满足。当不满足条件时，表示带式输送机当前状态存在安全隐患，紧急停机并发出警报；当满足条件时，变频调速系统会根据当前输送带的载荷状态进行变频调速，载荷量较大时，提高运输机的运输速度，载荷量减小后，随之降低运输机的运行速度。

带式输送机变频调速系统根据输送带载荷量对运输机速度进行调控的方法，能够有效降低输送带磨损，减少能源消耗，并提高矿井运输效率。

图1 输送带实时调速控制流程

4 应用实践

南凹寺煤业30407 工作面的物料及煤炭运输采用的带式输送机配备两台1500 kW 的电动机，电动机全部安装在机头部位。30407 工作面带式输送机原启动方式为软启动，使用过程中，存在输送带磨损速度快、能源消耗过大的问题。30407 工作面带式输送机电动机参数见表1。

为了满足矿井的生产运输任务，降低输送带及能源的损耗成本，南凹寺煤业应用带式输送机变频调速系统。根据30407 工作面带式输送机安装的两台电动机，采用了两级控制的调控方案，结构方案如图2。

表1 南凹寺煤业运输机电机参数表

图2 两级控制结构负载平衡控制示意

该方案中，两台电动机一台为主控电机，对另外一台电动机安装高频变频器，并保证两台电动机运行保持同步。为进一步加强对电动机转速控制的精度，保证电动机转速的监测误差，加装速度传感器，转速监测精度误差控制在0.8%以内。两级控制方案具备采集远程控制指令的功能，还能保证本系统发送指令的执行。

5 应用效益

南凹寺煤业井下带式输送机变频调速系统在应用的3 个月内，有效地降低运输机输送带的磨损速度，减少能源消耗，带式输送机的故障率也得到了有效控制，给矿井节约了极大的成本投入。在应用变频调速系统前，30407 工作面带式输送机能耗达30 000 kW·h，对带式输送机进行了变频调速系统改造后，运输机能耗降低至21 000 kW·h，能耗降低了36%。按照工业用电市场价0.9 元/kW·h 计算，仅30407 工作面每日节约能耗费用8100 元，每年可降低能源费用投入近296 万元，给矿井带来了极大的经济效益。变频调速系统的应用有效减少了带式输送机的安全隐患，保证了运输任务的安全性，也为矿井带来了安全效益。

6 结语

30407 工作面带式输送机变频调速系统，实现了带式输送机运行速度的精确控制，根据输送带的载荷状态实时调控运输机运行速度，有效地降低了矿井的生产成本，提高了运输效率，保证了矿井的安全生产。