变频技术在港口皮带系统中的应用分析

引言：在经济社会快速发展的背景下，港口物流需求逐年增长，随着港口作业量的激增、环保要求的趋严以及智能化转型的推进，传统皮带机在实际运行中暴露的高能耗、大启动冲击、智能化水平低等问题日益凸显，已成为制约港口运行效率提升的关键瓶颈。基于此，本文提出可在港口皮带系统中运用变频技术，利用软件技术启动设备，并调速控制及功率等，以此保证各项因素之间的平衡性，在变频技术的支持下，可显著降低能耗、延长设备寿命，并提升作业灵活性。该技术通过优化电机运行状态，减少机械冲击，适应复杂工况，实现“双碳”目标。

一、变频技术原理

变频技术是一项具有调整功能的新型技术，利用软件平台对电机输入电源频率进行调整与优化，并对机械转速以及输出功率进行控制与调整。对电机系统进行分析，电机运行阶段，其转速与电源频率之间具有直接关联，基于此，对电源频率进行调整，改变电机转速。在变频技术中，变频器是核心技术设备，利用其可对具有规定频率的交流电进行调整和优化，将其转化为具有可调频率特点的交流电，最终实现调整频率的目的。

二、港口皮带系统中变频技术应用现实意义

变频技术在港口皮带系统中，具有较强的现实意义，为系统运行效率的提升提供保障。首先，变频技术的应用具有节能降耗的优势，运行阶段可减少电机启动时产生的冲击电流，进而实现降低能量损耗的目的，以此保证能源有效利用率；同时，在实际运行的过程中，使其与负载相匹配，可有效避免不必要的能源消耗，进而降低电力消耗，提升能效 [1]。其次，传统皮带系统的启动与停止，机械冲击较为明显，对社会噪声损伤，进而影响系统运行稳定性与安全性，加大故障发生概率，并提升后期维护成本支持；此时，在变频技术的支持下，可实现对皮带系统的无极调速，利用平滑方式进行启动与停止，对电机加速与减速进行控制，进而降低机械冲击的负面影响，使其运行更加平稳，减少机械磨损，延长设备使用寿命，并降低设备维护概率，控制成本支出。最后，在变频技术的支持下，利用数字化的手段进行调整与控制，利用无极调速的方式根据实际负载情况对电机转速进行调整与优化。此外，此项技术的适应性较强，按照港口皮带系统运行工况对参数进行灵活调整，其自动化程度较强，可保证整体运行安全性，为实现“双碳”目标提供有力支撑。

三、变频技术在港口皮带系统中应用分析

（一）需求分析

1. 负载与工况：变频技术在运行之前，需先了解港口皮带系统复杂特性以及工况需求，以此为基础确定变频技术的实际需求。港口环境较为复杂，进行煤炭、粮食以及矿石运输，但是运输对象对皮带机负载要求存在差异。因此，需评估皮带系统在最大负载情况下性能，并以此为基础合理选择变频器。

2. 加减速特性：皮带系统阶段启动与停止阶段，产生机械冲击，此时需根据加减速特性需求，合理选择变频器，进而避免皮带设备出现破损问题[2]。同时，此阶段需评估变频器对控制指令的响应速度，进而在第一时间对设备进行调整，以此保证满足实际运行需求。

3. 调速需求：工作人员需事先了解皮带系统运行阶段对速度范围以及精度额度需求，进而保证变频调节技术对速度调节的精准性与可靠性，为港口皮带系统运行提供技术保障。

（二）变频调控系统

为进一步提升变频技术应用效果，保证皮带系统运行效率与安全性，此时需深入了解变频技术原理以及系统结构情况，此时需提前了解港口皮带系统运行需求以及工况，以此为基础设计皮带运输变频调控系统。在变频调控系统内，设计不同模块，包括执行单元模块、控制单元（PLC）以及检测单元模块，并设计人机交互界面。皮带系统在运行阶段，利用检测单元模块获取皮带系统实际运行数据参数，并将其转化为对应电流，最终传输至控制单元，根据实际数据进行速度调整。在变频调控系统中，PLC 为核心，接收并计算皮带系统工况信息，进而对传送带频率以及启动调停进行控制，并根据运输货物的实际重量和体积，对皮带传输速度进行调节，最终实现节能降耗的目的。

（三）硬件系统

1.PLC ：为进一步提升边变频调控系统控制有效性，需做好单片机选择，在调频系统中，单片机是变频器的核心模块，此模块主要负责调整和控制变频调速驱动装置。此时，设计人员需提前了解港口皮带系统运行工况需求，以此选择 PLC，需保证单片机的实用性，并分析系统设计成本支出，同时此阶段，设计人员还需保证单片机灵活性与实用性，将其用于多个电机的控制之中。例如，可选择STM32 系列F103 单片机，将其作为控制核心，此设备具有强稳定性、低能耗以及安全便捷等优势。

2. 变频调速装置：此装置是执行和输出的主要装置，在接收 PLC 发送信号之后，按照信号实际情况，输入对应频率，最终实现调节电机速度与频率的目的，最终实现自动化控制皮带传送系统的目的。同时，在变频调速装置选择的过程中，除需考虑装置与设备运行以外，还需综合考虑设备运行安全性、可靠性以及经济性等性能，进一步提升变频调控系统运行效果。此外，设计阶段还需考虑安装便捷性以及传输带功率需求，并根据传输带的基本信息，安装合理数量的变频调速装置，为保证系统协调性，采用集约化设计方式，进而保证每个变频单元都输出正弦波。

3. 传感器设备：在变频调控系统的整体构成中，传感器设备的安装尤为重要，以此获取港口皮带系统中各项设备运行各项参数，将其与 PLC 控制单元进行连接，对数据进行整合与处理，最终实现自动调控的目的 [3]。通常情况下，在传送装置头部位置安装 2 个传感器、拉紧装置、启动传感器、停止传感器，并在机尾以及驱动滚筒为之安装检测传感器，判断是否存在偏离轨道的问题。

（四）集成安装

在安装之前，对各项机械设备进行检查，包括性能与质量，检查是否存在破损情况，并将其与技术标准进行对比，保证满足运行需求，随后即可进行安装。在进行安装的过程中，将变频器安装在合适区域内，保证通风性、温度湿度适宜，在安装阶段，完全遵守安装标准与要求，并对与其他设备之间的距离及你选哪个控制，保证整体散热效果。在接线的过程中，先进行测量放线，按照要求进行电源线、输出线、控制线以及信号线的具体位置进行严格控制，保证线路连接的精准性与可靠性。

结语：在港口物流需求持续增长与智能化、绿色化转型的背景下，皮带机系统使用变频技术已不是“选择题”，而是“必答题”。为保证运行效率与传输安全性，落实并应用变频技术，做好需求分析，并设计变频调控系统以及硬件系统，最后按照技术标准与要求进行集成安装，提升后需要运行效率与安全性，实现节能降耗的目的。

参考文献：

[1] 卢婷婷 , 张照东 , 梁志豪 . 智能监管技术在港口皮带机系统中的研究与应用 [J]. 计算机应用文摘 ,2025,41(7):112-114.

[2] 魏金玉 . 变频技术在煤矿提升系统中的研究及应用 [J]. 煤炭技术 ,2025,44(1):283-287.

[3] 马诚 .PLC 变频节能技术在自动化系统中的应用分析 [J]. 中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 ,2024(12):218-220.

作者简介：姓名：刘明；性别：男；出生年月：1984.07 ；籍贯：山东泰安；民族：汉族；最高学历：大学本科；目前职称：工程师；研究方向：从事火电厂燃料输送系统及重型散料装卸设备自动控制技术研究。