導航：安全管理網>> 安全論文>> 機械安全論文>>正文

變頻調速技術下帶式輸送機節能效果研究

文檔作者：馬垚文檔來源：西山煤電建筑工程集團有限公司礦建分公司		點擊數：	更新時間： 2025年10月06日
下載地址：點擊這里	文件大小： 1.70 MB 共3頁	文檔格式： PDF	下載點數： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共3頁]

本文件共3頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：1.70 MB 共3頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

上一篇：帶式輸送機盤式制動器磨損安全性實驗分析

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

總第261期
2025 年第1期
結構設計
機械管理開發
Mechanical Management and Development
變頻調速技術下帶式輸送機節能效果研究
Total 261
No.1, 2025
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2025.01.042
（西山煤電建筑工程集團有限公司礦建分公司，山西太原030053）
摘要：變頻調速技術在帶式輸送機上的節能控制應用，實現了對帶速和運量的精準調控。通過PLC控制器接收
執行調速指令，完成相關運算，以實現不斷變化的運輸需求。同時電動機根據實時反饋調整轉速，有效實現節能控
制。本系統采用雙CPU允余技術,增強了整體的可靠性。通過啟動預警和帶速與煤量測量，能夠實現功率平衡控
制，優化能耗使用。這種智能化控制不僅節約了大量電能，而且提高了節電效率，使得節能效益顯著，為煤礦等企業
的可持續發展提供了有力支持。
關鍵詞：帶式輸送機；變頻調速；允余設計；節能控制
中圖分類號：TD528.1
0引言
帶式輸送機在煤礦生產中至關重要，傳統直驅方
式耗能大，節能控制成研究重點[11。智能策略和優化
設計提升設備效率，節能控制系統精確控制帶速和負
載，降低能源浪費，實現生產與環保雙贏，推動可持續
發展。
1變頻調速技術節能系統
帶式輸送機上的節能控制系統通過變頻調速技
術實現，該系統包含檢測、控制和執行三大模塊。帶速
傳感器實時監測輸送帶運行狀態，數據傳輸至PLC
控制器進行分析處理。隨后，控制器向變頻調速器發
送指令，調整帶速以適應不同工況，優化能耗，實現高
效節能，系統結構如圖1所示。
帶式輸送機變頻調試器
圖1變頻節能系統結構圖
輸送機皮帶秤與帶速傳感器相連，通過A/D轉換
將模擬信號轉為數字信號，為PLC提供精準數據。
PLC智能判斷后生成控制指令,通過變頻器調節電機
電壓和頻率，實現啟停與功率平衡。這一核心節能
控制系統優化帶速與運量匹配，提升運行效率，實
現節能。
2變頻調速節能控制器的設計
2.1雙 CPU 允余技術
PLC 控制器作為變頻調速節能控制系統的中心，
該控制器采用雙CPU穴余技術，大幅提升了系統的
容錯能力[2-3]。在主控系統發生故障時,備控系統能夠
收稿日期:2024-07-23
作者簡介：馬垚(1991一),女，山西絳縣人,本科,助理工程師,研究方向為機電。
文獻標識碼：A
迅速進行異常切換，確保系統的可靠性與安全性。此
外，PLC控制器通過局域網實現數據交換，使得系統
內部各模塊之間能夠高效協同工作。通過這種先進的
控制技術，變頻調速節能控制系統能夠在保證生產效
率的同時，實現能源的合理分配和使用，達到節能減
排的目標。
2.2節能控制器設計
1)主控程序。PLC主程序集成了起車預警和保護
自檢功能，確保在啟動階段就對車機工況進行嚴密
監控。通過數據檢測,PLC能夠實時分析輸送機的
運行狀態，一旦檢測到異常，立即觸發報警，采取相
應措施，有效預防設備故障或生產事故的發生。如
系統檢測正常，車機按流程啟動，控制程序流程如
圖2所示。
帶速傳感器
PLC節
能控制
設備
人機對話界面
文章編號：1003-773x(2025)01-0122-03
開始
文
啟動預警煤量傳感器
立
保護正常
Y
立
啟動完成
延時
數據監控
文
N
滿足調速要求額定速度運行
之Y
調速運算
調速運行
結束
圖 2 PLC控制圖
報警
2025年第1期馬圭：變頻調速技術下帶式輸送機節能效果研究·123：
2)預警程序。在帶式輸送機自動化控制系統中，
PLC主程序先執行保護自檢，滿足安全條件后發出啟
動指令。開車預警通過聲光報警提醒操作人員。系統
檢查油泵、風扇，準備松閘。手動模式下，人員可檢查；
自動模式下，系統按預設程序完成動作。變頻器接指
令后調節速度，確保平穩運行。發現異常則禁止啟動，
聲光報警保安全。
3)煤量及速度測量程序。PLC控制器用于數據計
算和分析，根據結果調節變頻器的輸出，以優化帶速，
實現與煤量的最佳匹配，煤量及速度測量與PLC程
序如圖3所示。
開始
帶速、運量測量信號
PLC運算
文
與智慧數據庫比對
立
Y
是否需要調速） VPLC輸出調速信號
N
返回
圖3煤量及速度測量與PLC程序流程圖
3變頻調速裝置原理及其設計
3.1變頻調速原理
變頻器是帶式輸送機節能和優化運行的關鍵技
術。它分為電壓型和電流型,分別滿足特定需求。電壓
型變頻器用直流濾波模塊減少電流脈動和干擾，電流
型通過恒流模塊確保電流穩定。兩者均含濾波、整流、
制動和逆變模塊,實現對交流電的精確控制[4-5]。逆變
模塊調整電壓與頻率比值，精確調速，滿足不同工況
要求，提升運行效率和可靠性。
3.2變頻調速裝置的設計
變頻調速裝置應用3臺電動機進行驅動，主變設
備2臺，從變設備1臺，同步協調帶動。
實現速度同步和轉矩平衡，確保電動機與變頻器
協同工作，提高穩定性和效率。這種控制方式不僅提
高了系統的穩定性和高效性,還實現了節能效果,優化
了帶式輸送機的整體性能,輸送機原理圖如圖4所示。
變頻器協同PLC控制器工作，實現帶式輸送機
的變頻調速和節能控制,這種系統功能通過精確的控
制策略，優化了輸送機的運行效率，減少了能源消耗。
4節能仿真模型的建立
為確保能耗的準確性,利用MATLAB軟件,對不
同工況下的能耗進行分析。運行速度、運行時間、輸送
帶寬度、物料密度及輸送帶補償長度等參數均會影響
能耗。通過建立能耗模型,并考慮機械結構的影響,實
現節能目標。仿真設計采用雙層結構與動態優化控制
策略的應用,雙層結構與動態優化控制策略的一部分
為漸消記憶遞推最小二乘法，可用于運行速度預測，
另一部分為輸送機實時控制和動態調節，可根據應對
煤量變化,確保輸送機的高效穩定運行[6-7]。
壓從控制器
主變頻器1
叢變頻器
圖4輸送機原理圖
為精準預測帶式輸送機運量負載量，采用雙層動
態優化控制方式，實現高效穩定運行動態調整參數節
能降耗,節能效果如表1所示。
表1帶式輸送機動態節能效果分析表
運輸量/(t/h) 傳統工法能耗/動態優化工法能 (kW·h)
1000 280.2
1300 339.3
1700 419.7
1200 319.4
由表1可以看出，在試驗過程中，帶式輸送機采
用動態優化控制策略，實現節能效率最高可達
15.88%。通過預測工況，對帶速進行控制，限制加速度
最大不超過0.3m/s²,有效避免打滑和斷帶故障。這種
控制策略不僅提升了設備的安全性,還增強了其可靠
性，使得帶式輸送機在運行過程中更加穩定高效。
5變頻調速節能控制技術的應用
某煤礦井筒長3182m，傾角5.9°，豎直高度
327m，松散容重883kg/m。采用帶式輸送機進行煤炭
輸送,其輸送能力約為2922t/h，額定帶速6.3m/s,托
輥間距1.6m，滾動摩擦系數為0.35,托輥槽角36°。
使用變頻調速節能系統，實現了對帶式輸送機的精確
控制,并顯著提升了節能效益。
在主斜井中，2臺帶式輸送機同步作業，平均輸
出功率維持在42kW。通過變頻器控制，它們的消耗
功率僅為額定功率的60%,有效實現了節能降耗。其
中1號機全年耗電量Q1公式為：
Qi=abP.
式中：a為電機數量,3臺;b為每年工作時間，按330d
計算;P為電器的功率，取1260kW，電機每天作業
電機
減速機
減速機
電機
主變頻器2
耗/(kW·h） 節能效果1%
235.7
307.7
404.8
283.6
電機
減速機
15.88
9.31
3.55
11.2
(1)
機械管理開發
·124· jxglkfbjb@126.com 第40卷
16h,消耗功率為額定60%。
將數值代人式(1)得出：Qi=1.2×107kW·h。
依照上面Q1計算方法求得2號機全年能耗Q2
為1.03×107kW·h,采用變頻節能技術后,將帶式輸
送機輸出功率調整為700kW,平均輸出功調整為40kW，
調整后的1號全年能耗為Wi=1.1×107kW·h,2號機
全年能耗W²為0.94×107kW·h。1號機和2號機改
造前后對比表如表2所示，由此可見采用變頻節能技
術后，每年可節省0.19×10kW·h，節約效率為8.5%，
節約用電效果顯著。
表2變頻節能技術優化前后電量對比表
用電量/(kW·h） 設備優化前
1號1.2 × 107
2號1.03 × 107
總計2.23 × 107
節約
6結語
帶式輸送機與變頻調速技術的結合，進行節能控
Research on Energy Saving Effect of Belt Conveyor under Frequency Conversion Speed
(Mine Construction Branch, Xishan Coal &amp;amp; Electric Construction Engineering Group Co., Ltd., Taiyuan
Abstract: The energy-saving control application of frequency conversion speed control technology on belt conveyor realizes the precise
regulation and control of belt speed and transport capacity. The PLC controller receives and executes the speed regulation instruction and
completes the relevant arithmetic to realize the ever-changing transportation demand. At the same time, the motor adjusts the speed
according to real-time feedback, effectively realizing energy-saving control. The system adopts dual CPU redundancy technology to enhance
the overall reliability. Through start-up warning and belt speed and coal measurement, it is able to achieve power balance control and
optimize energy usage. This intelligent control not only saves a large amount of power, but also improves the power-saving eficiency,
making the energy-saving benefits significant and providing strong support for the sustainable development of coal mines and other
enterprises.
Key words: belt conveyor; frequency conversion speed control; redundant design; energy saving control
制，可以根據當前運量實時調整帶速，實現與煤礦運
送需求的最佳匹配，減少電能浪費。這種技術在實踐
應用中已證明能有效節能降本,變頻調速的節能效率
符合設計預期，平均節能效率達到8.5%。這不僅降低
了能耗，還提高了運行效率，優化了帶式輸送機的運
行，為煤礦企業帶來了成本節約和經濟效益的提升。
參考文獻
[1]朱曉倩.帶式輸送機運行過程動態優化控制設計及實驗研究[J]
機械管理開發，2023,38(7)：83-85.
[2] 呂俊芳.皮帶機功率平衡及節能運行的動態控制研究[J].機械管
理開發,2023,38(9):268-270.
[3] 陳龍龍.變頻調速節能控制技術在煤礦帶式輸送機上的運用[J].
科學技術創新，2023(23)：199-202.
[4]王利紅.變頻調速技術在礦并運輸系統中的節能應用[J].自動化
優化后應用,2023,64(16):48-50. 1.1 ×107 [5] 高晉庭.變頻調速帶式輸送機節能控制技術研究[J].能源與節
0.94 × 107 能,2022(1):72-73.
2.04 × 107 [6] 任曉峰.帶式輸送機自動變頻調速系統的改造及應用[J].山東煤
0.19 × 107 炭科技,2021,39(11):144-145.
[7] 王偉國.帶式輸送機調速系統中變頻技術的應用[J].煤炭與化
工,2019,42(8):84-85.
(編輯：王慧芳）
Control Technology
Ma Yao
Shanxi 030053, China)
歡迎投福歡迎訂閱
聯系電話：0351-7334249
電子郵箱：jxglkfbjb@126.com

網友評論 more

機械安全論文最新內容

10-06