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0、引  言
    在我國《煤礦安全規程》規定，帶式輸送機必須加設軟起動裝置。霍州煤電集團公司李雅莊煤礦大部分采用交流真空接觸器直接啟動，在使用中存在以下問題：1）由于接觸器對電阻進行分段切換，接觸器、電阻器等維護維修量大，且碳刷易損壞。大大增加了維護人員的工作強度和運行成本；2）在調速過程中通常采用接觸器短接上一級或多級電阻，往往會造成接觸器的觸點粘在一起，從而導致事故發生或無法實現切換，嚴重影響系統工作的可靠性；3）運行性能差，難以實現恒減速控制，啟動和調速過程中機械沖擊大，無法實現恒轉矩運行。為此，對該電控系統進行更新和技術改造。
1、帶式輸送機起動和制動過程分析
    帶式輸送機在起動和制動過程中，需克服運動系統的慣性，使輸送機由靜止狀態逐漸加速至額定帶速運轉或減速至停機為止。在起動和制動時必須考慮動負荷，并保證起動、制動時在最不利的情況下確定的加（減）速度能保證物料與輸送帶間不打滑。
1.1起動過程動栽荷分析
    帶式輸送機作為一個復雜的機電系統，負載重、帶速高，在起動和制動的過渡過程中，輸送帶中將產生很大的動張力，可能導致輸送帶的整體或局部滑動，引起輸送帶傳動面及驅動滾筒襯墊強烈磨損和發熱，使輸送帶與滾筒間粘著系數降低，甚至難于繼續起動和運行。輸送帶在動張力的作用下，還會使其安全系數降低，張緊裝置負荷顯著增大，產生很大的附加位移和沖擊，甚至損壞機件。
    帶式輸送機的起動過程總體分為三個階段；初動階段，由牽動整條輸送帶所需的時間決定：靜阻力施加于驅動滾筒的階段，由靜阻力從最后一個托輥組反射回驅動滾筒所需的時間決定：以及輸送機起動到額定速度的階段。
    輸送機的起動過程是一個不穩定的工況，由于所采用的交流電機特性的影響，輸送帶中的動張力往往在起動過程中達到最大值。輸送帶是一個粘彈性體，在驅動力的作用下會產生粘彈性變形，由于不穩定而產生動張力，同時輸送帶在起動前各部分的靜阻力各不相同，是一個逐級起動的過程。對輸送帶中的某一帶段來說，只有它兩端的拉力差大于它所受的靜阻力時，才會起動。在起動的一瞬間，靜阻力變為動阻力，帶段開始運動。在這一過程中，由于靜阻力到動阻力的突變，使輸送帶產生振動，導致輸送帶截面內的動張力上升。
    帶式輸送機的起動過程中，輸送帶的張力在初張力的基礎上增加，驅動裝置輸入的驅動力作用在驅動滾筒繞入點的輸送帶上，并推動回程輸送帶。當輸入的驅動力突變時，對輸送帶會產生沖擊，產生峰值張力，它和輸送機的長度，運行阻力，輸送帶的力學性質等因素有關。最有效的調整辦法是通過軟起動裝置改變驅動裝置的機械特性，使輸入平穩變化，以消除峰值張力。
    帶式輸送機阻轉矩的大小與傳輸速度無關，屬于恒轉矩負載。在非穩定運動狀態下，輸送帶除受靜張力作用之外，還受速度變化引起的附加動張力的作用。動張力與靜張力的疊加，引起輸送帶在驅動滾筒處張力的平均分配，導致輸送機的不平穩運行，甚至引發輸送帶接頭的失效及滾筒及其它部件的損壞，破壞輸送機的正常運轉。
2、技術改造
    皮帶是一個彈性體，在靜止或運行時皮帶內貯藏了大量能量。在皮帶機起動過程中，如果不加設軟起動裝置，皮帶內貯藏的能量將很快釋放出去，在皮帶上形成張力波并迅速沿著皮帶傳輸出去，過大的張力波對皮帶及皮帶機架均有極大的破壞作用。在2008年一季度在二采區一部和二部皮帶成功投用了兩套KJPT-220/1140型隔爆兼本安型變頻調速裝置，皮帶電機功率為2*250 kW和2*160 kW，電壓1140伏。二季度在地面302,303和304皮帶分別投用兩套ACS800-04-0260-7+P901和一套ACS800-04-0145-7+P901型號660伏電壓等級的變頻裝置，電機功率為160 KW，90kW和90 kW．三季度在401投用了ACS1013-AIO-BO-+OO型變頻裝置，電壓600 V．功率250 kW。
    在電機啟動時，變頻調速軟啟動裝置通過改變交流電頻率來改變電機轉速，按系統調定時間勻速升至運行速度，啟動平穩可靠，對整機沖擊小，可延長膠帶的使用壽命、降低膠帶的強度等級，也大大減少了皮帶機系統機械部份的檢修量。無論負荷大小均可實現平穩起動運用變頻器的軟起動功能，將電機的軟起動和皮帶機的軟起動合一為一，通過電機的慢速起動，帶動皮帶機緩慢起動，將皮帶內部貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機在起動過程中形成的張力波極小，幾乎對皮帶不造成損害。使用中，重載平穩起動效果明顯，系統增加了速度調整功能，可根據皮帶機煤量的大小來調節整機運行速度。該系統投入實際生產后，整個皮帶機系統及驅動電機的故障明顯減少，托輥及滾筒的壽命延長，實現了皮帶機多電機驅動時的功率平衡。
3、工業性試驗
    啟動實測速度圖及分析結果如下圖1所示。分析速度圖可以看到，加速段可以分成3段：A、初始段加速比較平緩，皮帶運輸機在10 s內有O速，加速到0.8m/s，加速度為0.08 m/sZ。B、系統有一個相對比較陡的加速段，速度由0.8 m/s加速到1.78 m/s，加速時間為5s，加速度為0.196 rrl/S2．沒有超過0.2 m/sZ。C、初加速15 s后，開始了主加速段，這段時間為32秒，速度由1.78 m/s加速到4.26 m/s，加速度為0.077 5 m/sZ。
    啟動、停車全圖如下圖2所示。整個加速過程用時47秒，平均加速度0.0906m/s2．減速施閘時間7秒。
4、項目的使用效果和經濟效益
    項目使用效果和經濟效益：1）改造裝機功率1410kW．按照每班皮帶啟動兩次，每次啟動3 min，減少啟動功率損耗50%．減少空載運行th．每班節電1 410+1 410*6*3/60=1 833度，每天計節約電費l 833*0.52*3=2 859元，每年合計節約電費104.4萬元。2）與同期比事故率下降明顯，沒發生設備和供電事故，減少設備材料，配件投入68萬元。3）皮帶接頭損壞現象降低明顯，少做頭60個，節約人工材料20萬。
5、結束語現場應用證明．采用變頻器來改造傳統的帶式輸送機電控系統，不僅技術先進，而且能夠創造巨大的經濟效益和良好的社會效益。隔爆變頻器以其特有的軟啟動特性，較高的性價比，大大提高了皮帶機的可靠性，降低了機械系統損耗，減少了運輸系統的維護量，且節能明顯。