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    一大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)（以下簡稱下運(yùn)帶式輸送機(jī)）是指下運(yùn)傾角在16°~25°的帶式輸送機(jī)，其運(yùn)行工況比較復(fù)雜，根據(jù)運(yùn)行工況采取不同的控制方法尤為重要。如果控制失當(dāng)，極易發(fā)生超速甚至斷帶的事故。
    近幾年，中壓隔爆變頻器在輸送機(jī)上應(yīng)用比較廣泛，其中不乏在下運(yùn)輸送機(jī)上應(yīng)用的例子。但是，人們往往過分夸大變頻器的功能，認(rèn)為下運(yùn)輸送機(jī)一旦采用變頻器，既能節(jié)電又能提高系統(tǒng)性能。然而，事實(shí)卻不盡如此，變頻器如果使用不當(dāng)，可能會(huì)給下運(yùn)輸送機(jī)的可靠性與運(yùn)行安全帶來很大的隱患。所以，有必要糾正一些使用誤區(qū)，理性地選擇與使用變頻器。
1、下運(yùn)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)
    下運(yùn)帶式輸送機(jī)所受的力包括：承載分支被運(yùn)送物料重力的下滑分力，h，物料與膠帶運(yùn)行時(shí)與托輥的摩擦阻力。總的阻力。當(dāng)輸送機(jī)空載或輕載時(shí)，此時(shí)輸送機(jī)的阻力為正，即正阻力工況，電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，輸出的是驅(qū)動(dòng)力矩；當(dāng)輸送機(jī)載荷較大時(shí)，此時(shí)輸送機(jī)阻力為負(fù)，即負(fù)阻力工況，電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，輸出的是制動(dòng)力矩。輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，這2種工況會(huì)隨著運(yùn)輸量的不同相互轉(zhuǎn)換。
    在設(shè)計(jì)下運(yùn)帶式輸送機(jī)的控制方案時(shí)，經(jīng)常將輸送機(jī)與提升機(jī)相類比，由提升機(jī)較多地使用變頻器而得出下運(yùn)帶式輸送機(jī)也應(yīng)使用變頻器的結(jié)論。實(shí)際上，下運(yùn)帶式輸送機(jī)與提升機(jī)的負(fù)載特點(diǎn)及運(yùn)行要求有很大不同。在額定載荷工作時(shí)，下運(yùn)帶式輸送機(jī)會(huì)一直處于負(fù)阻力狀態(tài)，而礦井提升機(jī)大多數(shù)情況下是正阻力工況，電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，只有偶爾下放物料時(shí)才可能處于發(fā)電狀態(tài)。另外，礦井提升機(jī)頻繁地運(yùn)行于加速、勻速、減速、爬行段之間，有較高的調(diào)速要求，而帶式輸送機(jī)一般不需調(diào)速，正常工作時(shí)為全速運(yùn)行。
2、變頻器在下運(yùn)帶式輸送機(jī)中的使用誤區(qū)
    誤區(qū)1：要實(shí)現(xiàn)發(fā)電反饋必須使用變頻器。
    從能量守恒的角度看，當(dāng)輸送機(jī)工作在負(fù)阻力工況時(shí)，物料的勢能要轉(zhuǎn)換為電能。所以，有人認(rèn)為，必須采用變頻器才能把電能回饋給電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電反饋制動(dòng)。要走出這個(gè)誤區(qū)，需要了解電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和變頻器的分類。
    根據(jù)電機(jī)學(xué)的原理，電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)之間是可逆的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)特性在第一象限時(shí)，是正向電動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)機(jī)械特性曲線延伸到第二象限，此時(shí)電機(jī)實(shí)際上是工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，被反饋回電網(wǎng)，電機(jī)輸出的力矩是制動(dòng)力矩。從以上分析可知，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)本身就能工作在發(fā)電反饋狀態(tài)，這是由它的固有特性決定的，不需借助其他任何電氣設(shè)備。下運(yùn)物料的勢能，恰恰為電機(jī)轉(zhuǎn)速超越同步轉(zhuǎn)速創(chuàng)造了條件。
    市面上的普通變頻器一般是交一直一交電壓型變頻器，其網(wǎng)側(cè)變流器只具有整流功能，僅能工作在一、三2個(gè)象限，又稱兩象限變頻器。它在中間直流環(huán)節(jié)并聯(lián)制動(dòng)電阻，電動(dòng)機(jī)回饋的能量并不能通過變頻器回饋至電網(wǎng)，而是轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟�耗在制�?dòng)電阻上。當(dāng)下運(yùn)帶式輸送機(jī)以額定載荷運(yùn)行時(shí)，制動(dòng)電阻就如同1只發(fā)熱功率很大的電爐，這不僅不現(xiàn)實(shí)而且也不經(jīng)濟(jì)。
    四象限變頻器在網(wǎng)側(cè)變流器和負(fù)載側(cè)變流器都采用了逆變橋，它能使電機(jī)回饋的電能通過變頻器返回到電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)能的目的。但四象限變頻器由于采用2組逆變橋，價(jià)格比普通變頻器昂貴。四象限變頻器主回路如圖1所示。
    由以上分析可知，既然電動(dòng)機(jī)本身就能工作在四個(gè)象限，完全能滿足下運(yùn)帶式輸送機(jī)制動(dòng)的要求，并且可靠性很高，如果為了反饋電能而在電源和電動(dòng)機(jī)之間裝設(shè)四象限變頻器，就顯得多此一舉。這樣不僅會(huì)因變頻器出現(xiàn)故障而降低系統(tǒng)的可靠性，還會(huì)降低系統(tǒng)效率。
    誤區(qū)2：當(dāng)輸送機(jī)所要求的運(yùn)輸量變化時(shí)．可利用變頻器的調(diào)速功能，使下運(yùn)帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速度長期低于額定速度，以此調(diào)節(jié)輸送機(jī)運(yùn)輸量，既節(jié)能又可滿足工藝要求。
    額定載荷時(shí)下運(yùn)帶式輸送機(jī)工作于負(fù)阻力工況，電動(dòng)機(jī)本身處于發(fā)電狀態(tài)。當(dāng)采用四象限變頻器時(shí)，回饋的電能全部返回到電源。輸送量越大，回饋功率越大，輸送量越小，回饋功率越小，發(fā)電量也越小。因此，當(dāng)通過變頻器調(diào)節(jié)帶速使其低于額定帶速時(shí)，電動(dòng)機(jī)返回到電網(wǎng)的發(fā)電量也隨之減少。所以上述觀點(diǎn)中，降低帶速來節(jié)能的說法是完全錯(cuò)誤的，這種提法只適合上運(yùn)帶式輸送機(jī)。
    當(dāng)不采用變頻器而只用電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)時(shí)，輸送機(jī)運(yùn)輸量仍然可以調(diào)節(jié)。由公式（其中Q為運(yùn)輸量，v為帶速，q為物料線質(zhì)量）可知，在帶速不變情況下，可以通過閘門調(diào)節(jié)下運(yùn)帶式輸送機(jī)的受料量，也就是調(diào)節(jié)輸送帶單位長度上物料的質(zhì)量，就能調(diào)節(jié)運(yùn)輸量。這樣既省去了變頻器中間環(huán)節(jié)，又能滿足工藝要求。
    誤區(qū)3：下運(yùn)帶式輸送機(jī)需要變頻器實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。下運(yùn)帶式輸送機(jī)空載或輕載時(shí)，運(yùn)行阻力為正，并且空載時(shí)的正阻力為最大值，可見其正阻力數(shù)值較小。此時(shí)，當(dāng)制動(dòng)器打開時(shí)，輸送機(jī)保持靜止，為了減小輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊，可以采用變頻器實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的軟起動(dòng)。在正阻力很小的情況下，采用其他機(jī)械或電氣的起動(dòng)裝置也完全能滿足要求。
    下運(yùn)帶式輸送機(jī)滿負(fù)荷起動(dòng)時(shí)，運(yùn)行阻力為負(fù)，制動(dòng)器打開后，輸送機(jī)會(huì)在下滑力的作用下從靜止逐漸加速，這種情況下，輸送機(jī)不需要專門的軟起動(dòng)裝置。當(dāng)輸送機(jī)帶動(dòng)電機(jī)使其轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，再將電動(dòng)機(jī)送電。這樣既可以實(shí)現(xiàn)無沖擊，又省去了軟起動(dòng)裝置。
3、在下運(yùn)帶式輸送機(jī)中正確使用變頻器
    實(shí)際上，在下運(yùn)帶式輸送機(jī)中使用變頻器主要起軟起動(dòng)的作用。根據(jù)使用變頻器的類型不同可以分為四象限和普通型（兩象限）2種。
    四象限變頻器可以直接連接于電源和電動(dòng)機(jī)之間，輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，變頻器一直在線工作，反饋的電能通過變頻器回饋至電網(wǎng)。當(dāng)處于正阻力狀態(tài)起動(dòng)時(shí)，只需控制頻率按設(shè)定曲線增加即可。當(dāng)處于負(fù)阻力狀態(tài)起動(dòng)時(shí)，變頻器先不運(yùn)行，直到輸送機(jī)自行下滑至接近額定速度時(shí)，利用變頻器的頻率捕捉功能，自動(dòng)把頻率設(shè)定在最接近電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率上，最大限度地減少電動(dòng)機(jī)投入時(shí)的機(jī)械沖擊。采用四象限變頻器，能夠?qū)崿F(xiàn)輸送機(jī)起動(dòng)、調(diào)速、發(fā)電反饋的功能，但成本較高。
    對(duì)于普通的兩象限變頻器，既不能回饋電能，也不能長期依靠制動(dòng)電阻消耗能量，所以輸送機(jī)全速運(yùn)行時(shí)必須把變頻器從回路中切除。下運(yùn)帶式輸送機(jī)采用兩象限變頻器時(shí)，主回路如圖2所示。當(dāng)輸送機(jī)輕載或空載起動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)處于正阻力狀態(tài)，1 KM和3 KM接觸器吸合，給定頻率逐漸增加，輸送機(jī)緩慢起動(dòng)。當(dāng)達(dá)到全速時(shí)，變頻器沒必要連接在回路里，此時(shí)1KM、3 KM斷開，2 KM吸合，把主電機(jī)切換至工頻供電。當(dāng)輸送機(jī)滿載起動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)處于負(fù)阻力狀態(tài)，制動(dòng)器打開后，輸送帶自行下滑，待下滑至額定速度時(shí)，2 KM吸合，直接把電動(dòng)機(jī)投入，產(chǎn)生制動(dòng)力，回饋的能量直接由主電機(jī)回饋到電網(wǎng)。
    采用兩象限變頻器的下運(yùn)帶式輸送機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)從主回路切除變頻器，既延長了變頻器的使用壽命，又提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，只是不能滿足下運(yùn)帶式輸送機(jī)調(diào)速的要求。
4、結(jié)論
    大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)使用變頻器，主要是利用它的軟起動(dòng)功能。但由于下運(yùn)帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)的正阻力很小，所以如無調(diào)速要求，為節(jié)約成本和簡化控制起見，可不采用變頻器而采用其他類型的軟起動(dòng)裝置，如限矩型偶合器、電氣降壓軟起動(dòng)裝置等，也可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和發(fā)電反饋的功能。