基于PLC的煤矿皮带机变频调速改造

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1、基于PLC的煤矿皮带机变频调速改造基丁PLC的煤矿皮带机变频调速改造【摘要】从带式传输机的传动性能、运转阻力等方面出发，以PLC技术应用为基础，对皮带机的电气特性进行分析，提出变频改造方法，建立皮带机的变频调速控制程序，并在实际设备上进行了验证，效果明显。【关键词】PLC；皮带机；节能皮带机是一种利用滚筒和输送带之间的摩擦力来传动的设备，当传动滚筒的转动动能大于滚筒和输送带之间摩擦力时，即可带动输送带移动，而在滚筒转动速度加快时，需克服的摩擦力也会增大，导致功耗增加。但转动速度过低也会导致传输量下降。另外，还耍考虑输送带的安全系数问题，即传动速度必须保持在皮带机允许的上下限之间。因此

2、，合理动态的调整传动速度即可以达到提高控制精度、减少能耗，节约能源的目的。1皮带机起动和制动过程分析皮带机在起动和制动过程中，需克服惯性，使皮带机由静止状态逐渐加速至额定带速运转或减速至停机为止。起动和制动时，必须考虑动负荷，并保证起动、制动时在最不利情况下确定的加（减）速度能保证物料与输送带间不打滑。1.1起动过程动载荷分析皮带机在起动和制动的过渡过程屮，输送带屮将产生很大的动张力，可导致输送带的整体或局部滑动，引起输送带传动面与驱动滚筒衬垫严重磨损和发热，使输送带与滚筒间粘着系数降低，甚至难于继续起动和运行。输送带在动张力作用下，还会降低其安全系数。张紧装置负荷显著增大，产生很大

3、的附加位移和冲击，甚至有可能损坏机件。皮带机的起动过程大体分3个阶段：初动阶段，由牵动整条输送带所需的时间决定；静阻力施加于驱动滚筒的阶段，rt!静阻力从最后一个托辐组反射冋驱动滚筒所需的时间决定；以及皮带机起动到额定速度的阶段。皮带机的起动过程是一个不稳定的工况。由于所采用的交流电机特性的影响，输送带中的动张力往往在起动过程中达到最大值。输送带是一个粘弹性体，在驱动力作用下，会产纶粘弹性变形。由于不稳定而产生动张力，同时输送带在起动前各部分的静阻力各不相同，是一个逐级起动的过程。对输送带中的某一带段來说，只有其两端的拉力差大于它所受的静阻力吋，才会起动。在起动的一瞬间，静阻力变为动

4、阻力，带段开始运动。该过程中，由于静阻力到动阻力的突变,使输送带产纶振动，导致输送带截面内的动张力上升。起动过程中，输送带的张力在初张力的基础上增加，驱动装置输入的驱动力作用在驱动滚筒绕入点的输送带上，并推动回程输送带。当输入的驱动力突变吋，对输送带会产生冲击，产生峰值张力。它和皮带机的长度，运行阻力，输送带的力学性质等因素有关。最有效的调整办法是，通过软起动装置改变驱动装置的机械特性，使输入平稳变化，以消除峰值张力。皮带机阻转矩的大小与传输速度无关，属于恒转矩负载。在非稳定运动状态下，输送带除受静张力作用Z外，还受速度变化引起的附加动张力的作用。动张力与静张力的叠加，引起输送带在驱

5、动滚筒处张力的平均分配，导致皮带机的不平稳运行，甚至引发输送带接头失效及滚筒及其它部件损坏，破坏其正常运转。1.2制动过程荷载分析空载情况下，制动时趋入点最小张力Symin发生在反射波从张紧装置处反向返回时，是在经历时间t后出现的。(1)式中：为空载输送带运行阻力。重载情况下，制动时趋入点最小张力，是在输送带承载分支和回程分支的边界上发生的反射波回传到该点时出现的，此后，相遇点张力停止降低。此吋，(2)2变频改造皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量能量。起动过程中，如果不加设软起动装置，皮带内贮藏的能量将很快被释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去。过大的张力

6、波对皮带及皮带机架均有极大的破坏作用。系统改造后，配置了3台隔爆兼本安变频调速装置，如图1所示。根据皮带机长度和负载大小,将该系统起动时间设定为60So电动机最大起动转矩可达200%,无论负荷大小均可实现平稳起动。电机启动时，变频调速软启动装置通过改变交流电频率来改变电机转速，按系统调定吋间匀速升至运行速度，启动平稳可靠，对整机冲击小，可延长胶带的使用寿命、降低胶带的强度等级，也大大减少了皮带机系统机械部分的检修量。无论负荷大小均可实现平稳起动，运用变频器的软起动功能，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，将皮带内贮存的能量缓慢释放，使皮带机

7、在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。使用中，重载平稳起动效果明显，系统增加了速度调整功能，可根据皮带机煤量的大小来调节整机运行速度。该系统可明显降低皮带机系统及驭动电机的故障率，延长托辐及滚筒的寿命，实现了皮带机多电机驱动时的功率平衡。图1皮带机变频改造后系统图在皮带机上采用变频驱动技术产生的节能效果，主要体现在系统功率因数和系统效率两个方面。通常，煤矿用电机在设计过程中放的余量较大，工作时绝大部分不能满载运行，也有部分时间空载运行。采用变