运用变频控制技术驯服“陡坡飘带”

张丽

运用变频控制技术驯服“陡坡飘带”（图1幅）

◎赵李强  杜茂林

“兄弟们快看！1502工作面进风顺槽的二部皮带安装了定制的变频控制系统后，彻底解决了‘陡坡飘带’难题，原煤稳稳地‘走’在皮带上。”8月20日，陕煤集团澄合矿业合阳公司综采队生产二班班长雷志秦在班组微信群发布的视频中，难掩激动地说。画面里，原本在陡坡段易打滑飘散的原煤，如今随着皮带匀速运转被稳稳托举，曾经困扰矿工们的“顽疾”终于被攻克。

该公司1502工作面二部皮带所处地形堪称“地质奇观”——中部低洼段宛如深谷，两侧百米长陡坡形似陡峭天梯，让皮带运输成了“老大难”。此前为控制飘带问题，该矿在3号水仓向内20米处安装假机头，依靠软启动装置调节速度，但设备启动时瞬时提速，导致皮带架剧烈震动，煤炭洒落一地，设备故障率随之大幅攀升。“仅去年，因皮带故障造成的停产时间就长达90小时，严重影响安全生产进度。”综采队副队长王少荣回忆道。

“必须想办法解决皮带飘带难题！”今年3月初，在一次安全生产例会上，总经理陈光林语气坚定地要求道。会后，由副总经理胡海洋牵头，与机电动力部技术员张博等人组建皮带攻坚小组，围绕“解决陡坡段皮带飘带难题”进行技术攻关。

攻坚小组起初尝试通过加厚钢材、增加支撑点等措施来加固皮带架，可震动难题并未根治。“我们监测发现，即便架体更稳固，皮带在陡坡段仍会出现飘带和洒煤现象。”张博在团队研讨会上说，“问题的核心不在架体，而在启动方式。”原来，通过全面分析皮带运行数据，张博发现现有软启动装置的提速曲线不符合特殊地形需求：启动时瞬时加速度过大，导致皮带在陡坡段受力不均。“就像人突然冲刺容易摔倒，皮带瞬间提速后，在坡度变化的地形上难以保持平衡。”张博打了个比方说。​

带着这个疑问，张博在电脑上查阅相关各类启动控制技术。当他看到“变频控制系统通过逐步提升电压和频率实现软启动，显著降低启动电流，减少对电网和机械设备的冲击，延长电机寿命”这一技术说明时，眼前一亮：既然问题在启动速度，何不用变频控制技术优化？

这个发现让团队迅速达成共识：用变频技术精准控制启动过程，或许正是破解难题的关键。

然而，井下潮湿多尘的环境对变频器防护等级要求极高，普通设备根本无法适应；传统变频器功率难以匹配工作面大量出煤需求；更棘手的是，全矿上下都没有在复杂地形下运用变频技术的经验。“没有先例，我们就自己闯！”张博说。

于是，攻坚小组随即开启“白加黑”模式。白天，他们联系多家变频器厂商，反复沟通技术参数与防护细节，详细说明井下潮湿、粉尘大的特殊环境对设备的严苛要求；晚上，下井实地勘查，结合巷道坡度、皮带长度等实际情况优化变频控制系统方案。为验证效果，团队还在地面搭建模拟巷道，按井下实际工况设置参数，反复操作测试。“最难的是参数计算。”张博回忆说，“团队以满负荷煤量为基准，通过三维模拟算出最优加速时间，绘制转矩曲线确定关键参数，最终依托磁通矢量控制、PID（比例-积分-微分）闭环功能和自动转矩补偿技术，实现了对皮带运行的灵活精准控制，这些技术能根据地形变化自动调整输出，最大限度满足陡坡、低洼复杂地形下的运输需求。”

经过3个月持续调试，为1502工作面二部皮带定制的变频控制系统正式投入试运行。系统启动时，皮带如舒展的绸带般沿地形轨迹缓缓提速，10秒内平稳达到额定运行速度，震动幅度降低80%，洒煤现象彻底消除。

自皮带变频控制系统投用以来，设备运行稳定性显著提升，故障率大幅降低，工作面实现连续高效生产，单日原煤产量实现阶梯式增长。“以前下井最怕皮带‘闹罢工’，现在它成了我们的‘安全搭档’。”王少荣感慨道。

图1：攻坚小组成员实地勘察馈电开关，商讨皮带变频控制系统安装方案