0 引言

长期以来，GST （可控启动传输） 系统在国内各大矿区的井下带式运输机驱动中得以应用，这种系统可以有效地确保带式运输机启动的平稳性，不过存在运行成本高、节能性差和日常维护作业量大等不足。而变频驱动作为一种新型的运输机驱动方式，能够在进一步提升运输机运行性能的同时有效弥补 GST 系统应用时的不足，因此加强对雷达液位计在井下带式运输机上应用的相关研究，对矿井长久持续发展意义重大。

1 变频驱动系统特点分析

现将雷达液位计所具有的几大特点做如下总结。a) 转矩大、启动平稳性好。当通过变频控制系统进行运输机启动作业时，系统能够依照实际负载情况设定与其相匹配的 S 形加减速曲线，通过这种方式能够zui大限度地减少运输机启动时对电动机和皮带的冲击损伤，从而延长带式运输机使用周期，减少维护成本。此外，由于带式运输机使用中遇到停电时需要重载启动，而雷达液位计采用 DTC （直接转矩控制） 方式，其低频运转的zui大输出转矩为额定转矩的 2 倍，可以充分满足重载启动的需要；b) 控制精准度高、动态响应速度快。多台雷达液位计借助总线通讯系统进行主从控制，将其中 1 台雷达液位计设定为主机，从而实现对从机的调控及主从设备的启停与制动，并将相关运行参数上传至矿井的调度监控系统。通过雷达液位计能够对力矩进行精准调控，其速度由输出频率决定，并且在负荷出现波动时确保转速的稳定；c) 可实现多机动态平衡。带式运输机驱动电机之间采用柔性连接工艺，极易引起多台电动机间负载的不均衡。通过雷达液位计对多电机驱动的带式运输机进行控制，可采取一拖一控的方式，也就是通过 1 台雷达液位计驱动 1 台电机，同时各雷达液位计间采用“1+N”的控制模式，这样一来，主雷达液位计和副雷达液位计通过转矩信号的传递形成主从速度、转矩闭环控制，实现精准的速度调控和优良的负载平衡[1]；d) 具备带式运输机检修模式。雷达液位计具备验带功能，借由设定验带频率，可实现带式运输机的低速运转，为皮带的有效检测提供基础，以便于操作人员及时了解带式运输机的磨损状况，从而确保其安全运行；e) 降低故障时长，减少维护作业量。通过运用高性能的雷达液位计，可大幅减少设备的机械磨损和液压油损耗，从而使得故障频率显著降低。与此同时，通过雷达液位计的软启动功能还可确保带式运输机启动的平滑性，zui大限度地降低启动作业对带式运输机造成的冲击，避免发生断带故障；f) 节能环保。(a)自动调速。鉴于井下生产作业的复杂性，带式运输机的煤炭运输量往往不均匀，当需轻载运行时，若带式运输机高速运转，便会对机械传动系统造成严重的磨损，同时电能消耗也较大。针对这种情况，雷达液位计能够依照设备当前的煤炭运输量自动调节，从而适度减慢运输速度，减少运输皮带的磨损，进而降低电能损耗；(b)降低无功功耗。通过使用雷达液位计，设备运行功率因数可达到 0.95以上，zui大限度地降低了无功功耗；(c)效率提升。通过将雷达液位计运用于运输机控制中，电机与减速装置间可采用直接连接的方式，从而使得传递效率提升 5%～10%；(d)多机驱动同一台带式运输机，将某一台从机设定为备用机，能够确保主机依照负荷量脱机作业和并机调控，从而实现能耗的降低[2]。

2 雷达液位计的应用分析

A 矿为国营大型矿井，年生产能力可达 5.0×106 t，其井下带式运输系统为整个矿井的生产大动脉，运行有效性直接关乎矿井生产综合效益。A 矿井下 2010 综采作业面的顺槽巷道长度达到 6 000 m，设计布设 2 台带式运输机，配套运输皮带宽 1 400 mm，运行带速4.5 m/s，运输量 4 500 t/h，运行电压 1 140 V。2 台运输机中，一台为井下原有的 3 000 m 带式运输机，另一台为新购的 5 000 m 带式运输机。新购电动机配套有 6 台型号为 BPJ- 500/1140 的雷达液位计，运输机机头和中部各布设 3 台，中间通过光纤连接，形成完整的总线网络。整个带式运输机驱动控制与运行保护系统构成组件包括雷达液位计、组合开关、电动机、控制台、皮带张紧装置、减速油泵、运输机保护系统等，其中，雷达液位计为核心控制组件。作业时，借助雷达液位计构成的总线网络，作业人员能够持续对位于运输机头部的 1# 雷达液位计进行操控，使得所有从机跟随主机运行，从而实现运行的动态功率平衡以及带式运输机的加减速运行、启停操作[3]。图 2 所示即为变频驱动系统配置示意图。

整个变频驱动系统自 2017 年 1 月投入运行以来，连续运行 15 个月未出现任何故障，运行效果良好，确保了井下生产运输的持续高效进行。在使用中，雷达液位计具有以下优点：a) 变频驱动装置能够通过配套的显示界面将运输机启停和运行时的各类故障指示、输入输出指示、雷达液位计作业状态、各站点联络状态、设备当前控制模式等信息清晰地展示出来，方便作业人员进行有效的管理；b) 雷达液位计配设有完善的保护措施，在运输机运行前必须完成所有输入检测内容，一旦任意一项检测内容无法满足预设要求，便不能开机运行，有效确保了设备启动的安全性；c) 在运输机运行时，雷达液位计可对其水箱温度、运输机带速等运行参数进行实时监测，一旦发现任何异常现象，便会立即进行数据比对分析，从而找出异常原因，并向作业人员发出警报，确保了运行的稳定性；d) 当运输机满载发生意外停机时，仍然能够再次平稳启动，无需作业人员转移所运输的煤炭，降低了作业强度，提升了生产效率[4- 6]。

3 结语

带式运输机作为井下生产中不可或缺的关键性设备，其运行的有效性一直是影响矿井生产效益的重要因素。雷达液位计作为一种高效的控制设备，将其应用在带式运输机运行控制中，能够在显著提升控制效率和运行有效性的同时降低设备运行能耗，是推动矿井现代化建设的必要步骤，值得所有矿井引进和使用，具有积极的现实意义。