(枣庄矿业（集团）有限公司蒋庄煤矿运转工区山东枣庄277519)
摘要：目前我国大型带式输送机常用的驱动方式主要有4种：一是限矩型液压偶合器驱动，二是调速型液力偶合器驱动，三是具有可控软启动功能的CST驱动，四是变频驱动。这4种方式都必须使用减速器，将电动机的输出转速进行减速后传递给带式输送机传动滚筒。永磁直驱系统则无减速器及液力偶合器，直接与带式输送机传动滚筒通过蛇形联轴器相联，并通过同步智能伺服控制器(变频器)实现带式输送机的启停、调速、保护等。本文将分析永磁同步变频直驱系统在煤矿井下胶带输送机中的应用。
关键词：永磁电动直驱滚筒；煤矿井
1永磁直驱系统
永磁直驱系统由电控系统、同步智能伺服控制器(变频器)、永磁电动机及水冷装置等组成。由图1看出，它无减速器及液力偶合器，直接与带式输送机传动滚筒通过蛇形联轴器相联。永磁电动机实际上是一种交流电动机，其定子的运行是三相相差120。的交流电，而转子则是永磁体．见图2．电动机内置蛇形散热水道，为水冷却。
同步智能伺服控制器是专门针对永磁同步电动机结构特点和机械特性开发的控制器，尤其是针对同步电动机启动难、控制不当、易失速飞车的特点而专门开发的控制软件。
2永磁同步变频直驱系统的重要性
2.1提高工作效率
系统中将电能转化为机械能中必然少不了热力的损失，但是在永磁同步变频直驱系统中可以发现，该系统可以在很大程度上改善这个问题。简单的来说，高效节能是通过一系列物理反应进行的，如果想要达到一定的效率，就必须将损失的热量进行全部的转化，这样才能保证其效率的提升。因此永磁同步变频直驱系统能够将原本损失掉的能量进行最大化的利用，在一定程度上就超过了传统的驱动系统，这就能够提升工作人员的工作效率。
2.2改善工作环境
我们都知道煤矿井下的工作环境其实是很艰难的。空气不流通，同时还有着机械设备的噪音，这都是当前煤矿井下工作人员艰苦环境的直接表现。因此，在针对这样的情况来说，改善设备带来的噪音，这样就能在一定程度上对工作人员的环境有着一定的提升。体积小、重量轻也能够对工作人员的工作内容减少一定的压力，对设备的运输的安全性也能够有所提升。
2.3安全系数增加
针对当前的设备应用来说，能够确定的是永磁同步变频直驱系统能够在一定程度上保证其安全性。不仅仅是由于其重量轻，也同时在于其设计理念。针对这样的系统可以看出，如果设备在运行时出现了问题，根据永磁变频直驱系统会直接停止能量转换，也就是说在同时停止了工作，这样就在一定程度上减少了事故的发生。
3控制系统
矿用隔爆型兼本质安全型装置是由变频调速系统、显示系统和参数设定部分组成。将先进的IGBT变频调速和模糊控制理论应用到调速装置中。ZJT－110/660矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置的防爆型式为矿用隔爆兼本质安全型。它是由变频调速系统、显示系统和参数设定部分组成。本装置的主要元器件的品质高，可靠性好。变频器的核心为IGBT半导体开关器件机其驱动模块，器件的电流裕量大，经过反复试验和严格测试，安全可靠。电解电容也选用进口高端型号，德国产EP-COS可耐受高纹波，寿命长。专门定做的热管散热器散热能力强，兼具免维护、可靠、实用、美观的特点。从控制电路到主电路的通讯，全部采用光纤，抗干扰性好，避免误动作。采用了强大的DSP+FPGA的先进控制电路，功能分块、接口简单、运行可靠。不但大大提高了系统的运算速度，而且大大提高了可靠性。该控制电路板和核心软件已经在多个成熟产品中长期使用，经过实践的反复验证。变频调速装置不仅安全可靠，而且性能优异。本装置采用了先进的控制算法。专门针对低转速大转矩三相永磁同步电机的变频调速，选用无位置传感器矢量控制—DTC直接转矩控制，调速范围宽，动态和稳态性能好，低速，低速起动转矩大。
4变频调速永磁电机的应用优势
在将以变频调速永磁电机为基础的皮带运输机应用于煤矿井下生产实践的过程当中，所表现出的主要优势包括以下几个方面：①由于新改造后的系统取消了减速器以及液力耦合器设备，因而在皮带运输过程中的震动与噪音问题大大降低。同时，也使得整个系统正常运行状态下的电耗问题明显降低，运行效率大大提升。②在新改造后系统运行过程当中，永磁电机能够在额定转动速度条件下确保恒转矩特性。即便在低频、低速、乃至低压性的运行状态下，电动机所提供的转矩仍然可满足皮带运输的基本需求。③也正是由于新改造系统省却了一部分的设备，因而在日常维护过程当中，对于这部分零部件磨损的投入维护费用大大降低，进而在一定程度上可有助于皮带运输效率的提升。
5煤矿井下交流电动机的调速现状
由于煤矿井下的特殊工作环境，对设备的选型也有较多特殊的限制条件。目前，煤矿井下交流电动机的调速方式主要为变频调速，但是当前适用于井下的变频调速产品局限于低压(1140v以下)且功率较小，井下高压调速产品目前也仅只有3300V调速产品。另一种调速方式为液力偶合器，主要作用为软启动，前景不容乐观。由于高压变频器在井下使用受到其特点的限制，目前煤矿井下交流电动机的调速发展而临较大的难题。
6永磁调速装置在煤矿井下的应用前景
永磁调速装置和变频器都是节能产品，效率相当；但是结合煤矿井下恶劣的工作环境，永磁调速装置不仅在煤矿井下有逐步取代低压变频器调速装置的发展趋势，很好地克服了煤矿井下交流电动机调速所而临的瓶颈。同时，由于永磁调速装置具有结构简单，适应性强的特性，也可以应用于现有系统的改造工程，代替原有的连接装置，或者取代原有的连接装置及减速机，实现低速直连，对进一步提高系统运行安全稳定性，降低经济损失，具有更为重要的意义。永磁调速装置在煤矿井下不仅可应用于水泵系统、带式输送机系统，也可以应用于调度绞车提升系统及刮板输送机调速系统，应用前景非常可观。
综上所述，永磁电机驱动的胶带运输系统，具有以下优点:1)高效、低噪、节能。取消了液力偶合器和减速器，系统震动和噪声大大降低；与原系统相比，电耗降低，效率明显提高。2)维护量小、维修成本低。省掉了因更换、检修、日常维护减速器和液力偶合器及齿轮等磨损零部件投入的费用；节约了由于起动不平稳造成皮带被拉裂而投入的采购费用。3)输出转矩大、运行平稳。在额定转速内保持恒转矩，可提高运行稳定性。特别是电动机在低频、低压、低速时可提供足够的转矩。利用变频器的调速功能实现带式输送机的缓慢起动，可实现重载起动，满载起动运行时电流不超过额定电流的2倍。
参考文献：
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