基于PLC的煤礦皮帶機變頻調(diào)速改造

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1、基于PLC的煤礦皮帶機變頻調(diào)速改造基丁PLC的煤礦皮帶機變頻調(diào)速改造【摘要】從帶式傳輸機的傳動性能、運轉(zhuǎn)阻力等方面出發(fā)，以PLC技術(shù)應用為基礎(chǔ)，對皮帶機的電氣特性進行分析，提出變頻改造方法，建立皮帶機的變頻調(diào)速控制程序，并在實際設(shè)備上進行了驗證，效果明顯。【關(guān)鍵詞】PLC；皮帶機；節(jié)能皮帶機是一種利用滾筒和輸送帶之間的摩擦力來傳動的設(shè)備，當傳動滾筒的轉(zhuǎn)動動能大于滾筒和輸送帶之間摩擦力時，即可帶動輸送帶移動，而在滾筒轉(zhuǎn)動速度加快時，需克服的摩擦力也會增大，導致功耗增加。但轉(zhuǎn)動速度過低也會導致傳輸量下降。另外，還?？紤]輸送帶的安全系數(shù)問題，即傳動速度必須保持在皮帶機允許的上下限之間。因此

2、，合理動態(tài)的調(diào)整傳動速度即可以達到提高控制精度、減少能耗，節(jié)約能源的目的。1皮帶機起動和制動過程分析皮帶機在起動和制動過程中，需克服慣性，使皮帶機由靜止狀態(tài)逐漸加速至額定帶速運轉(zhuǎn)或減速至停機為止。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起動過程動載荷分析皮帶機在起動和制動的過渡過程屮，輸送帶屮將產(chǎn)生很大的動張力，可導致輸送帶的整體或局部滑動，引起輸送帶傳動面與驅(qū)動滾筒襯墊嚴重磨損和發(fā)熱，使輸送帶與滾筒間粘著系數(shù)降低，甚至難于繼續(xù)起動和運行。輸送帶在動張力作用下，還會降低其安全系數(shù)。張緊裝置負荷顯著增大，產(chǎn)生很大

3、的附加位移和沖擊，甚至有可能損壞機件。皮帶機的起動過程大體分3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(qū)動滾筒的階段，rt!靜阻力從最后一個托輻組反射冋驅(qū)動滾筒所需的時間決定；以及皮帶機起動到額定速度的階段。皮帶機的起動過程是一個不穩(wěn)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(qū)動力作用下，會產(chǎn)綸粘彈性變形。由于不穩(wěn)定而產(chǎn)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，只有其兩端的拉力差大于它所受的靜阻力吋，才會起動。在起動的一瞬間，靜阻力變?yōu)閯?/p>

4、阻力，帶段開始運動。該過程中，由于靜阻力到動阻力的突變,使輸送帶產(chǎn)綸振動，導致輸送帶截面內(nèi)的動張力上升。起動過程中，輸送帶的張力在初張力的基礎(chǔ)上增加，驅(qū)動裝置輸入的驅(qū)動力作用在驅(qū)動滾筒繞入點的輸送帶上，并推動回程輸送帶。當輸入的驅(qū)動力突變吋，對輸送帶會產(chǎn)生沖擊，產(chǎn)生峰值張力。它和皮帶機的長度，運行阻力，輸送帶的力學性質(zhì)等因素有關(guān)。最有效的調(diào)整辦法是，通過軟起動裝置改變驅(qū)動裝置的機械特性，使輸入平穩(wěn)變化，以消除峰值張力。皮帶機阻轉(zhuǎn)矩的大小與傳輸速度無關(guān)，屬于恒轉(zhuǎn)矩負載。在非穩(wěn)定運動狀態(tài)下，輸送帶除受靜張力作用Z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(qū)

5、動滾筒處張力的平均分配，導致皮帶機的不平穩(wěn)運行，甚至引發(fā)輸送帶接頭失效及滾筒及其它部件損壞，破壞其正常運轉(zhuǎn)。1.2制動過程荷載分析空載情況下，制動時趨入點最小張力Symin發(fā)生在反射波從張緊裝置處反向返回時，是在經(jīng)歷時間t后出現(xiàn)的。(1)式中：為空載輸送帶運行阻力。重載情況下，制動時趨入點最小張力，是在輸送帶承載分支和回程分支的邊界上發(fā)生的反射波回傳到該點時出現(xiàn)的，此后，相遇點張力停止降低。此吋，(2)2變頻改造皮帶是一個彈性體，在靜止或運行時皮帶內(nèi)貯藏了大量能量。起動過程中，如果不加設(shè)軟起動裝置，皮帶內(nèi)貯藏的能量將很快被釋放出去，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

6、波對皮帶及皮帶機架均有極大的破壞作用。系統(tǒng)改造后，配置了3臺隔爆兼本安變頻調(diào)速裝置，如圖1所示。根據(jù)皮帶機長度和負載大小,將該系統(tǒng)起動時間設(shè)定為60So電動機最大起動轉(zhuǎn)矩可達200%,無論負荷大小均可實現(xiàn)平穩(wěn)起動。電機啟動時，變頻調(diào)速軟啟動裝置通過改變交流電頻率來改變電機轉(zhuǎn)速，按系統(tǒng)調(diào)定吋間勻速升至運行速度，啟動平穩(wěn)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(tǒng)機械部分的檢修量。無論負荷大小均可實現(xiàn)平穩(wěn)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二為一。通過電機的慢速起動，帶動皮帶機緩慢起動，將皮帶內(nèi)貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機

7、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(wěn)起動效果明顯，系統(tǒng)增加了速度調(diào)整功能，可根據(jù)皮帶機煤量的大小來調(diào)節(jié)整機運行速度。該系統(tǒng)可明顯降低皮帶機系統(tǒng)及馭動電機的故障率，延長托輻及滾筒的壽命，實現(xiàn)了皮帶機多電機驅(qū)動時的功率平衡。圖1皮帶機變頻改造后系統(tǒng)圖在皮帶機上采用變頻驅(qū)動技術(shù)產(chǎn)生的節(jié)能效果，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)功率因數(shù)和系統(tǒng)效率兩個方面。通常，煤礦用電機在設(shè)計過程中放的余量較大，工作時絕大部分不能滿載運行，也有部分時間空載運行。采用變