传统的大功率、长运距带式输送机多数采用多电机配限矩型液力偶合器的驱动方式，利用真空磁力启动器直接启动。满载时，多电机的同时启动，使启动电流过大，对电网的冲击增大，压降增加，造成启动困难。它主要存在以下缺点：事故率高，遇重载时启动时间过长，易损坏液力偶合器油封，或易熔合金塞熔化喷出油介质；液力偶合器启动冲击比较大，且高速运转，对减速机高速轴影响很大，容易造成减速机高速轴轴承损坏、机壳磨损等。
义煤集团公司耿村煤矿井下东区主带式输送机采用4台电机拖动，由工作在额定转速的4台200kW1660V异步电动机并联拖动，通过液力偶合器、减速机驱动滚筒，控制方式为常规三相交流真空接触器控制，由于电机直接启动、运转频繁，接触器损坏严重，电机经常烧损，而且直接启动使输送机起动加速度大，对硫化接头、减速机齿轮、轴承冲击较大，故障率非常高。为此将控制系统改造为变频调速拖动系统，改善其启动条件，实现输送机的软启动，即在一定的启动时间内，控制启动加速度，使其按所要求的速度曲线平稳地启动，逐步达到额定运行速度，同时使电机的启动电流和输送带的启动张力控制在允许范围内。
2、变频调速性能分析
三相交流异步电动机转速为
在保持p、s不变的条件下，通过改变定子交流电频率，即可改变同步转速no，就可以实现变频调速。因为电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，电机主磁通在电压不变时，随频率改变而改变。如果主磁通减少，导致输出转矩减小，主磁通增加，磁路饱和，导致励磁电流发生畸变。
为保证主磁通恒定，充分利用电机额定功率，避免磁通欠励磁和磁饱和现象的产生，在低频时输出最大转矩，提高带负载能力，在变频的同时还要变压，实现频率与电压协调控制，使电机最大转矩保持不变，频率变化前后过载能力相等，电机在速度变化的动态过程中输出恒定转矩，即频率变化而电机输出转矩不变，从而可以获得良好的恒转矩调速特性，满足带式输送机恒转矩负载特性的运行要求。其变频调速的机械特性如图1所示。
通过与以往的定子调压调速、变极调速，液力偶合器调速等相比较，变频调速在调速范围、动态品质、系统效率、静态精度、完善的保护功能、易实现自动控制和过程控制、多电机功率平衡调整等方面具有显著的优越性。
3、变频调速系统的应用
选用VACON公司与上海申地公司生产的BPJl- 250/660型矿用隔爆兼本质安全型变频器及控制系统，变频器由32位微处理器控制，采用具有现代先进水平的绝缘栅双极晶体管作为功率输出器件，脉冲宽度调制开关频率高，磁通电流控制功能改善了动态响应和电机特性，多台变频器采用主从联动方式，变频器通过RS485口进行数据交换，主从机双向通讯。其变频调速拖动系统配置原理如图2所示。
3.1变频器基本性能参数
(1)额定输入电压UN: AC660V，50Hz，电压波动范围-15%～+10%；
(2)直流线电压UDN：(870) 910V；
(3)输出频率^：(0～120Hz u/f =Const)；
(4)起动频率：(0.5～50) hz，频率分辨率0.01Hz;
(5)工作温度：0—40℃；
(6)冷却方式：热管冷却；
(7)功率因素：Cos甲>O.9；
(8)效率：q>O. 97
3.2 变频器主电路
变频器主电路由输入、整流、滤波、逆变4部分组成，三相交流电经整流滤波变为直流，直流再逆变为频率、电压任意可调的三相交流电。直流中间环节并联电容，由于大电容的作用，主电路直流电压比较平稳，内阻很小，具有电压源特性，屑电压型变频器，在调速系统中，因电机为感性负载，电容同时兼作缓冲无功功率的储能元件。逆变部分采用绝缘栅双极晶体管(简称IGBT)。逆变部分的每个桥臂均由一个IGBT和一个反向并联的续流二极管所组成，续流二极管的作用是为负载的滞后电流提供一条反馈到直流电源的通道。为了减少谐波影响提高电机的运行性能，采用对称的三相正弦波电源为三相交流电动机供电，逆变器采用正弦波脉宽调制( SPWM)控制方式，整流部分直接采用不可控二极管整流器件，使电网侧功率因数和波形大为改善。
3.3变频器主从机的控制
4台变频器之间通过RS485十转换模块进行相互通讯，实现数据自动交换。使用中可以任意设置其中一台为主机，主机是变频器群控中的首机，其他都是从机，在运行中只对主机控制，全部从机同步地自动跟随主机动态运行，实现良好的主、从关系目标控制运行模式。主机、从机的加减速时间设定相同，从机也可以在机群全部停机后或电机接线时，单独点动运行。主、从机的功率平衡调试可通过液晶屏设定功率平衡系数，0%—200%可调。在启动和运行过程中，主从机间相互交换数据，当主从机不平衡度达到和超过设定值时，主从机间自动调整运行参数，使主从机保持功率平衡。
3.4变频器的运行、操作和故障维修
变频器的操作可以在本机控制，也可以在远程控制。本机控制是依靠变频调速系统内置液晶屏来设定运行参数，在液晶屏上进行运行和停止操作。远控时，通过操作台来对变频调速系统进行外控操作，可以选择高低速，也可以根据工况设定运行频率。
在运行中若出现故障，全部机群将以自由停车方式停机，只有排除故障、复位，在无故障显示时才能重新启动运行。变频器维修的关键是找出初始故障点和故障发生的关键原因，在处理之前，须对变频器的工作原理、结构、器件组成、功能等有深入的了解和认识，查看值班故障记录及运行记录，并查询、阅读故障信息，变频器在运行中若出现故障，液晶屏将显示故障代码“Fl”“F2”“F3”等和对应故障的英文简明说明“OC”等，以便于故障的分析和检查。
4、变频调速系统运行情况及经济效益分析
该系统于2004年10月15日开始调试，在没有去掉液力偶合器的情况下试运行成功，并投入正式运行。由调试和运行情况来看，变频调速系统与传统控制系统相比较，具有以下明显特点：
(1)重载启动平稳，无冲击，同步性好，自动达到功率平衡。主从控制功能实现了良好的四电机同时启动，确保重载启动时系统输出最大转矩，软启动过程中几乎无冲击，大幅度降低输送带硫化接头的动张力，延长硫化接头的使用寿命，并降低了对减速机齿轮及轴承的冲击力。
(2)电气保护功能完善。主回路实现无触点化，运行稳定、可靠。变频装置具有过电压、过电流、欠电压、短路、接地、过载、过热、桥臂保护等保护功能，并取消了常规控制中的接触器等器件，电机烧损率几乎为零，提高了带式输送机的运行可靠性。
(3)节能效果明显，降低用电量，节约了电费。经实际测量，原控制方式空载运行电流为65A，重载运行电流为160～166A；采用交频调速后，空载运行电流为48A，重载运行电流为130～140A。4台电机每小时节约电能至少为llokWh，按0. 35元/kWh计算，日运行20h，每年可节约电费28万元。
(4)改造后输送机几乎是零故障运行，变频调速的特性保证了启动和加速时具有足够转矩，尤其是有效改善了重载启动困难问题，最大限度降低了工人的劳动强度。
5、结语
通过对带式输送机传统控制方式进行变频调速技术改造，带式输送机启动平稳，可以使电机启动电流限制在额定电流1.5倍以内，以选定的加速度平稳升速，延长了电机、减速机及胶带接头的使用寿命，且节能效果明显。
