張運(yùn)紅 仝大江

（平煤股份一礦 ，河南 平頂山 467000）

變頻技術(shù)具有良好的節(jié)能效果和平緩的機(jī)械調(diào)節(jié)功能，為企業(yè)創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益，有效降低能耗，因此在煤礦得到了越來越廣泛的應(yīng)用?？梢詮V泛應(yīng)用于煤礦井下采煤機(jī)的牽引電機(jī)、提升機(jī)、絞車、井下用通風(fēng)機(jī)、水泵及帶式輸送機(jī)電機(jī)的調(diào)速等。

一、改造原因：

一礦主運(yùn)輸系統(tǒng)膠帶運(yùn)輸機(jī)原設(shè)計(jì)運(yùn)距L=1215米，運(yùn)量Q=1000噸/小時(shí)，帶速V=2.5米/秒 ，主電機(jī)N=3×250KW（1140/660V）,采用液力推桿制動(dòng)器制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)單元采用電機(jī)+調(diào)速型液力偶合器+減速機(jī)的軟啟動(dòng)方式。該部帶式輸送機(jī)投入運(yùn)行至今已有二十多年，現(xiàn)電控已嚴(yán)重老化落后，影響煤礦的高效安全生產(chǎn)。突出表現(xiàn)在以下幾方面：1、調(diào)速液力偶合器常出現(xiàn)漏油、振動(dòng)、雙機(jī)傳動(dòng)力矩不平衡損壞現(xiàn)象，同時(shí)造成減速機(jī)、電機(jī)故障，滿載停機(jī)起動(dòng)困難等事故，影響生產(chǎn)，檢修維護(hù)量大，備品配件、油脂材料消耗大。2、資源浪費(fèi)，冷卻方式極其落后，需防塵水不間斷供給，白白流失造成浪費(fèi)，否則不能開機(jī)，影響生產(chǎn)，不能滿足一礦高效、高產(chǎn)需要。調(diào)速液力偶合器使用多年故障較多，經(jīng)常更換檢修，6個(gè)月?lián)Q一次油，還需要備用偶合器。檢修、配件、油及冷卻水等消耗大。3、電控裝置老化性能落后，保護(hù)裝置不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)故障?，F(xiàn)有操作臺及繼電控制器性能落后，控制復(fù)雜，多出冷卻水、偶合器及油泵、勺桿等控制環(huán)節(jié)，與自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)接多出一套PLC控制環(huán)節(jié)，為實(shí)現(xiàn)皮帶系統(tǒng)的自動(dòng)化集控，電控系統(tǒng)需要優(yōu)化升級。4、無法實(shí)現(xiàn)功率平衡影響機(jī)械部分的使用壽命。5、重載情況下不能正常起車，影響生產(chǎn)。

二、目的

綜合以上各種原因，通過比較各類軟起動(dòng)方式，考慮自動(dòng)化控制、起動(dòng)性能、維護(hù)保養(yǎng)、節(jié)能降耗等因素，高強(qiáng)皮帶電機(jī)在全壓啟動(dòng)時(shí)，由于電機(jī)的啟動(dòng)力矩需要從電網(wǎng)吸收7倍的電機(jī)額定電流，而大的啟動(dòng)電流即浪費(fèi)電力，對電網(wǎng)的電壓波動(dòng)損害也很大，增加了線損和變損。過大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)械沖擊，對被帶動(dòng)的設(shè)備造成大的沖擊力，縮短使用壽命，影響精確度。如使連軸器損壞、皮帶撕裂等。造成機(jī)械傳動(dòng)部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命從而增加維護(hù)工作量。電機(jī)硬啟動(dòng)對電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對擋板和閥門的損害極大，對設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用軟啟動(dòng)裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流可從0增大，電機(jī)額定電流逐步增加，減少了啟動(dòng)電流對電網(wǎng)的沖擊，節(jié)約了電費(fèi)，也減少了啟動(dòng)慣性對設(shè)備的大慣量的轉(zhuǎn)速沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命。

三、電控系統(tǒng)方案

電控系統(tǒng)主要由控制部分、帶式輸送機(jī)保護(hù)部分、變頻傳動(dòng)部分等組成，設(shè)備配置選用國際優(yōu)質(zhì)品牌和國內(nèi)知名企業(yè)產(chǎn)品，采用礦用防爆型煤礦專用電氣設(shè)備，適用于煤礦井下有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境。

電控系統(tǒng)以“可編程控制器（PLC）+ 1140V變頻器”為核心，用來完成整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、信息傳輸。PLC和變頻器之間通過現(xiàn)場總線控制變頻器的給定、起、停實(shí)現(xiàn)三或四臺變頻器之間的功率平衡。系統(tǒng)能夠可靠的實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的無沖擊軟啟動(dòng)、起車預(yù)警、停車、緊急停車、故障保護(hù)停車和對相關(guān)設(shè)備的開停控制，電控箱內(nèi)預(yù)留PROFIBUS-DP接口,方便給煤機(jī)及關(guān)聯(lián)設(shè)備的接入，電控箱內(nèi)預(yù)留以太網(wǎng)接口，整套控制系統(tǒng)可直接并入正在建設(shè)的數(shù)字化礦井系統(tǒng)，性能可靠，操作維護(hù)方便，用戶容易掌握，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，保護(hù)功能齊全。

四、電控系統(tǒng)主要性能說明

1.具備以下工作方式

就地方式：在自動(dòng)方式下，當(dāng)按下起動(dòng)按扭后，按照PLC中預(yù)先設(shè)置的程序，電控裝置首先給出開車預(yù)警，打開制動(dòng)器，接著給變頻器起動(dòng)信號和給定信號，變頻器在設(shè)置的上升時(shí)間內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)速由零速達(dá)到額定速度，從而完成皮帶的軟起動(dòng)；各種保護(hù)傳感器投入使用。

集控方式：與前級設(shè)備（給煤機(jī)或皮帶機(jī)等）關(guān)聯(lián)，前級設(shè)備運(yùn)行后控制本條皮帶自動(dòng)起車，各保護(hù)傳感器投入使用。

遠(yuǎn)控方式：在該工作方式下，設(shè)備由生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；

檢修方式：在檢修方式下，膠帶機(jī)處于慢速運(yùn)行狀態(tài)（速度可根據(jù)用戶要求設(shè)置），檢修方式主要在驗(yàn)帶時(shí)使用；膠帶機(jī)的各種保護(hù)傳感器（除拉線保護(hù)外）不投入使用。

手動(dòng)方式：手動(dòng)方式主要用于系統(tǒng)初期調(diào)試、換帶和當(dāng)控制核心（PLC）發(fā)生故障時(shí)，通過操作臺上的按鈕信號來控制變頻器的起動(dòng)；四臺變頻器可以分別起停。膠帶機(jī)各種保護(hù)傳感器（除拉線保護(hù)外）不投入使用。

2.系統(tǒng)的控制終端采用觸摸屏顯示，圖形庫豐富，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電流、膠帶運(yùn)行速度及變頻器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和歷史數(shù)據(jù)查詢，使整機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測直觀，改進(jìn)了用戶的操作環(huán)境，并對操作人員素質(zhì)無特殊要求；

3.具備帶式輸送機(jī)的速度、跑偏、煤位、溫度、縱撕、超溫自動(dòng)灑水、煙霧、急停多種保護(hù)功能，傳感器輸入信號均為開關(guān)量（各種保護(hù)傳感器由用戶根據(jù)有關(guān)規(guī)程配備）。各種故障保護(hù)延時(shí)停車，延時(shí)時(shí)間根據(jù)用戶現(xiàn)場實(shí)際需求可自由設(shè)定。并可根據(jù)用戶要求增設(shè)其它保護(hù)功能。

五、總結(jié)

主運(yùn)輸系統(tǒng)皮帶機(jī)改造后，降低對運(yùn)輸機(jī)械及高強(qiáng)皮帶的損害，延長了運(yùn)輸機(jī)械及高強(qiáng)皮帶的使用壽命，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了高強(qiáng)皮帶的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，防止了事故的發(fā)生。全年減少事故6小時(shí)，多拉原煤6000噸，延長了高強(qiáng)皮帶的使用壽命和皮帶機(jī)的損害，減少了硫化皮帶4次，少更換皮帶400米，減少材料及資源浪費(fèi)50萬元。創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益774萬元降低對運(yùn)輸機(jī)械及高強(qiáng)皮帶的損害，延長了運(yùn)輸機(jī)械及高強(qiáng)皮帶的使用壽命，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了高強(qiáng)皮帶的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，防止了事故的發(fā)生。給膠帶機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)工作創(chuàng)下了良好的條件，確保了我礦出煤系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。