王榮

摘 要：根據(jù)礦井設(shè)計(jì)方案，黃玉川煤礦洗煤廠距離礦井井田約10km，因此，其主運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)量大，運(yùn)距長，其中東西大巷長度約5.06km，該段膠帶運(yùn)輸機(jī)所需驅(qū)動功率較大，機(jī)頭位置距離井口較遠(yuǎn)，無法使用傳統(tǒng)的大功率變頻驅(qū)動裝置，而適合井下使用的防爆變頻器，最大驅(qū)動功率為1000 kW。同時(shí)，需考慮設(shè)備和相關(guān)工程投資。

關(guān)鍵詞：大功率 防爆變頻驅(qū)動 多電機(jī) 功率平衡

中圖分類號：TD5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0081-01

1 論證背景

黃玉川井田位于內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾煤田中西部。行政區(qū)劃隸屬于準(zhǔn)格爾旗長灘鄉(xiāng)和薛家灣鎮(zhèn)管轄。東西長約8.9 km，南北寬約5.5 km，面積約42.6794 km2。礦井地質(zhì)資源量為1507.31 Mt。采用斜井立井開拓方式，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力10.00 Mt/a。礦井投產(chǎn)后，兩個(gè)水平同時(shí)開采，在一水平布置一個(gè)綜采工作面，在二水平布置一個(gè)綜放工作面，設(shè)計(jì)產(chǎn)能分別為4 Mt/a和6 Mt/a。永久主運(yùn)輸系統(tǒng)的原煤通過外運(yùn)通道和外運(yùn)主斜井運(yùn)至建在距井田10 km遠(yuǎn)的哈爾烏素露天礦的洗煤廠。

根據(jù)生產(chǎn)能力核算，主運(yùn)輸系統(tǒng)需配置帶寬1.8 m，運(yùn)量3500 t/h的膠帶運(yùn)輸機(jī)。其中，主運(yùn)輸系統(tǒng)中的東西大巷長度為5060 m，提升高度120 m，鑒于礦井其他已采購、選定的主運(yùn)輸系統(tǒng)膠帶運(yùn)輸機(jī)均采用變頻驅(qū)動裝置，為最大限度的保證礦井設(shè)備的統(tǒng)一，減小日常使用和維護(hù)的技術(shù)難度，本次論證的設(shè)備的驅(qū)動裝置考慮配置變頻驅(qū)動系統(tǒng)。

2 比選方案

2.1 現(xiàn)場工況

東西大巷一段基本參數(shù)：L≈2560m，角度多變，提升高差H≈55m，

東西大巷二段基本參數(shù)：L≈2500m，角度多變，提升高差H≈62.9m。

2.2 不同方案比選

根據(jù)目前國內(nèi)膠帶輸送機(jī)及阻燃膠帶的制造水平和使用成熟的變頻驅(qū)動技術(shù)的情況，在眾多的方案中，初步篩選出以下兩個(gè)方案進(jìn)行最終比選。

方案一：采用一條頭部集中驅(qū)動膠帶輸送機(jī)。

基本參數(shù)：輸送機(jī)機(jī)長L≈5060 m，角度多變，提升高差H≈120 m，運(yùn)量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4.5 m/s。

經(jīng)計(jì)算：最大圓周力1096kN，滾筒軸功率4932 kW，需配置雙滾筒三電機(jī)（防爆）驅(qū)動3×2240 kW，使用ST6300型阻燃輸送帶。

驅(qū)動方案：因目前還沒用如此大功率的礦用防爆變頻器，因此，該方案中，變頻器需放置于地面?？煽紤]將變頻器置于主斜井井口（距離膠帶機(jī)機(jī)頭約5200 m），或者，在膠帶輸送機(jī)機(jī)頭正上方建設(shè)變頻器室，將電纜經(jīng)鉆孔至膠帶機(jī)機(jī)頭。

方案二：使用兩部膠帶輸送機(jī)搭接方案。

東西大巷一部膠帶機(jī)。

基本參數(shù)：膠帶輸送機(jī)機(jī)長L≈2560 m，角度多變，提升高差H≈55 m，運(yùn)量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4 m/s。

經(jīng)計(jì)算：最大圓周力540kN，滾筒軸功率2160 kW，需配置雙滾筒三電機(jī)驅(qū)動3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃輸送帶。

驅(qū)動方案：選用1000 kW防爆變頻器，實(shí)現(xiàn)就地控制。

東西大巷二部膠帶機(jī)。

基本參數(shù)：膠帶輸送機(jī)機(jī)長L≈2500 m，角度多變，提升高差H≈62.9 m，運(yùn)量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4 m/s。

經(jīng)計(jì)算：最大圓周力560kN，滾筒軸功率2240 kW，需配置雙滾筒三電機(jī)驅(qū)動3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃輸送帶。

驅(qū)動方案：選用1000 kW防爆變頻器，實(shí)現(xiàn)就地控制。

3 選型論證

經(jīng)勘查，如使用一部膠帶輸送機(jī)，該膠帶機(jī)頭上方方圓1km范圍內(nèi)溝壑縱橫，建設(shè)變頻器機(jī)房及架設(shè)地面供電纜線存在較大的困難，成本投入太高。且該地域?yàn)橹苓叾嗉业V井的交界地帶，各礦井的開采生產(chǎn)將可能產(chǎn)生塌陷危害。因此，主要討論將變頻器置于外運(yùn)主斜井井口的方案。

該方案中變頻驅(qū)動裝置距離電機(jī)約5.2 km，由于供電距離較長，已達(dá)到很多變頻器輸出電纜上限，存在電纜壓降、變頻器輸出諧波和共模電壓影響等問題。在礦用膠帶機(jī)多電機(jī)驅(qū)動領(lǐng)域，各知名變頻驅(qū)動裝置生產(chǎn)廠家尚沒有在礦井下的成熟業(yè)績。同時(shí)，各廠商提供的咨詢方案中，為解決電纜壓降較大的問題，需將變頻器輸出電壓升至更高的非額定電壓輸出值，設(shè)備將長時(shí)間工作在非常態(tài)工況下。對設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行不利，且需要選用更高電壓等級的電纜，增加投資成本。同時(shí)，由于電機(jī)與控制系統(tǒng)距離較遠(yuǎn)，電機(jī)運(yùn)行參數(shù)采集、傳輸存在一定的延時(shí)和不穩(wěn)定，對多電機(jī)的功率平衡控制效果較差。

方案二中變頻驅(qū)動單元布置在膠帶輸送機(jī)機(jī)頭位置，可使用井下中央變電所將10 kV高壓供電至機(jī)頭配電硐室。在神華神東煤炭公司大柳塔煤礦已有青島天信公司的礦用防爆型1000 kW/1140 V變頻器在主運(yùn)輸膠帶機(jī)成功應(yīng)用的案例，由于變頻器距離電機(jī)較近，可以很好的實(shí)現(xiàn)多電機(jī)之間的功率平衡。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，使用效果良好。但該方案由于需要增加一部膠帶機(jī)的機(jī)頭驅(qū)動部，需增加一個(gè)機(jī)頭硐室，需要增加礦建工程的投入。

最終，兩個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)投資情況如何，我們也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)比對。

經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比選，我們認(rèn)為方案二更適合現(xiàn)場工況的使用要求，同時(shí)，也更加經(jīng)濟(jì)。endprint

摘 要：根據(jù)礦井設(shè)計(jì)方案，黃玉川煤礦洗煤廠距離礦井井田約10km，因此，其主運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)量大，運(yùn)距長，其中東西大巷長度約5.06km，該段膠帶運(yùn)輸機(jī)所需驅(qū)動功率較大，機(jī)頭位置距離井口較遠(yuǎn)，無法使用傳統(tǒng)的大功率變頻驅(qū)動裝置，而適合井下使用的防爆變頻器，最大驅(qū)動功率為1000 kW。同時(shí)，需考慮設(shè)備和相關(guān)工程投資。

關(guān)鍵詞：大功率 防爆變頻驅(qū)動 多電機(jī) 功率平衡

中圖分類號：TD5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0081-01

1 論證背景

黃玉川井田位于內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾煤田中西部。行政區(qū)劃隸屬于準(zhǔn)格爾旗長灘鄉(xiāng)和薛家灣鎮(zhèn)管轄。東西長約8.9 km，南北寬約5.5 km，面積約42.6794 km2。礦井地質(zhì)資源量為1507.31 Mt。采用斜井立井開拓方式，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力10.00 Mt/a。礦井投產(chǎn)后，兩個(gè)水平同時(shí)開采，在一水平布置一個(gè)綜采工作面，在二水平布置一個(gè)綜放工作面，設(shè)計(jì)產(chǎn)能分別為4 Mt/a和6 Mt/a。永久主運(yùn)輸系統(tǒng)的原煤通過外運(yùn)通道和外運(yùn)主斜井運(yùn)至建在距井田10 km遠(yuǎn)的哈爾烏素露天礦的洗煤廠。

根據(jù)生產(chǎn)能力核算，主運(yùn)輸系統(tǒng)需配置帶寬1.8 m，運(yùn)量3500 t/h的膠帶運(yùn)輸機(jī)。其中，主運(yùn)輸系統(tǒng)中的東西大巷長度為5060 m，提升高度120 m，鑒于礦井其他已采購、選定的主運(yùn)輸系統(tǒng)膠帶運(yùn)輸機(jī)均采用變頻驅(qū)動裝置，為最大限度的保證礦井設(shè)備的統(tǒng)一，減小日常使用和維護(hù)的技術(shù)難度，本次論證的設(shè)備的驅(qū)動裝置考慮配置變頻驅(qū)動系統(tǒng)。

2 比選方案

2.1 現(xiàn)場工況

東西大巷一段基本參數(shù)：L≈2560m，角度多變，提升高差H≈55m，

東西大巷二段基本參數(shù)：L≈2500m，角度多變，提升高差H≈62.9m。

2.2 不同方案比選

根據(jù)目前國內(nèi)膠帶輸送機(jī)及阻燃膠帶的制造水平和使用成熟的變頻驅(qū)動技術(shù)的情況，在眾多的方案中，初步篩選出以下兩個(gè)方案進(jìn)行最終比選。

方案一：采用一條頭部集中驅(qū)動膠帶輸送機(jī)。

基本參數(shù)：輸送機(jī)機(jī)長L≈5060 m，角度多變，提升高差H≈120 m，運(yùn)量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4.5 m/s。

經(jīng)計(jì)算：最大圓周力1096kN，滾筒軸功率4932 kW，需配置雙滾筒三電機(jī)（防爆）驅(qū)動3×2240 kW，使用ST6300型阻燃輸送帶。

驅(qū)動方案：因目前還沒用如此大功率的礦用防爆變頻器，因此，該方案中，變頻器需放置于地面?？煽紤]將變頻器置于主斜井井口（距離膠帶機(jī)機(jī)頭約5200 m），或者，在膠帶輸送機(jī)機(jī)頭正上方建設(shè)變頻器室，將電纜經(jīng)鉆孔至膠帶機(jī)機(jī)頭。

方案二：使用兩部膠帶輸送機(jī)搭接方案。

東西大巷一部膠帶機(jī)。

基本參數(shù)：膠帶輸送機(jī)機(jī)長L≈2560 m，角度多變，提升高差H≈55 m，運(yùn)量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4 m/s。

經(jīng)計(jì)算：最大圓周力540kN，滾筒軸功率2160 kW，需配置雙滾筒三電機(jī)驅(qū)動3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃輸送帶。

驅(qū)動方案：選用1000 kW防爆變頻器，實(shí)現(xiàn)就地控制。

東西大巷二部膠帶機(jī)。

基本參數(shù)：膠帶輸送機(jī)機(jī)長L≈2500 m，角度多變，提升高差H≈62.9 m，運(yùn)量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4 m/s。

經(jīng)計(jì)算：最大圓周力560kN，滾筒軸功率2240 kW，需配置雙滾筒三電機(jī)驅(qū)動3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃輸送帶。

驅(qū)動方案：選用1000 kW防爆變頻器，實(shí)現(xiàn)就地控制。

3 選型論證

經(jīng)勘查，如使用一部膠帶輸送機(jī)，該膠帶機(jī)頭上方方圓1km范圍內(nèi)溝壑縱橫，建設(shè)變頻器機(jī)房及架設(shè)地面供電纜線存在較大的困難，成本投入太高。且該地域?yàn)橹苓叾嗉业V井的交界地帶，各礦井的開采生產(chǎn)將可能產(chǎn)生塌陷危害。因此，主要討論將變頻器置于外運(yùn)主斜井井口的方案。

該方案中變頻驅(qū)動裝置距離電機(jī)約5.2 km，由于供電距離較長，已達(dá)到很多變頻器輸出電纜上限，存在電纜壓降、變頻器輸出諧波和共模電壓影響等問題。在礦用膠帶機(jī)多電機(jī)驅(qū)動領(lǐng)域，各知名變頻驅(qū)動裝置生產(chǎn)廠家尚沒有在礦井下的成熟業(yè)績。同時(shí)，各廠商提供的咨詢方案中，為解決電纜壓降較大的問題，需將變頻器輸出電壓升至更高的非額定電壓輸出值，設(shè)備將長時(shí)間工作在非常態(tài)工況下。對設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行不利，且需要選用更高電壓等級的電纜，增加投資成本。同時(shí)，由于電機(jī)與控制系統(tǒng)距離較遠(yuǎn)，電機(jī)運(yùn)行參數(shù)采集、傳輸存在一定的延時(shí)和不穩(wěn)定，對多電機(jī)的功率平衡控制效果較差。

方案二中變頻驅(qū)動單元布置在膠帶輸送機(jī)機(jī)頭位置，可使用井下中央變電所將10 kV高壓供電至機(jī)頭配電硐室。在神華神東煤炭公司大柳塔煤礦已有青島天信公司的礦用防爆型1000 kW/1140 V變頻器在主運(yùn)輸膠帶機(jī)成功應(yīng)用的案例，由于變頻器距離電機(jī)較近，可以很好的實(shí)現(xiàn)多電機(jī)之間的功率平衡。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，使用效果良好。但該方案由于需要增加一部膠帶機(jī)的機(jī)頭驅(qū)動部，需增加一個(gè)機(jī)頭硐室，需要增加礦建工程的投入。

最終，兩個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)投資情況如何，我們也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)比對。

經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比選，我們認(rèn)為方案二更適合現(xiàn)場工況的使用要求，同時(shí)，也更加經(jīng)濟(jì)。endprint

摘 要：根據(jù)礦井設(shè)計(jì)方案，黃玉川煤礦洗煤廠距離礦井井田約10km，因此，其主運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)量大，運(yùn)距長，其中東西大巷長度約5.06km，該段膠帶運(yùn)輸機(jī)所需驅(qū)動功率較大，機(jī)頭位置距離井口較遠(yuǎn)，無法使用傳統(tǒng)的大功率變頻驅(qū)動裝置，而適合井下使用的防爆變頻器，最大驅(qū)動功率為1000 kW。同時(shí)，需考慮設(shè)備和相關(guān)工程投資。

關(guān)鍵詞：大功率 防爆變頻驅(qū)動 多電機(jī) 功率平衡

中圖分類號：TD5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0081-01

1 論證背景

黃玉川井田位于內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾煤田中西部。行政區(qū)劃隸屬于準(zhǔn)格爾旗長灘鄉(xiāng)和薛家灣鎮(zhèn)管轄。東西長約8.9 km，南北寬約5.5 km，面積約42.6794 km2。礦井地質(zhì)資源量為1507.31 Mt。采用斜井立井開拓方式，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力10.00 Mt/a。礦井投產(chǎn)后，兩個(gè)水平同時(shí)開采，在一水平布置一個(gè)綜采工作面，在二水平布置一個(gè)綜放工作面，設(shè)計(jì)產(chǎn)能分別為4 Mt/a和6 Mt/a。永久主運(yùn)輸系統(tǒng)的原煤通過外運(yùn)通道和外運(yùn)主斜井運(yùn)至建在距井田10 km遠(yuǎn)的哈爾烏素露天礦的洗煤廠。

根據(jù)生產(chǎn)能力核算，主運(yùn)輸系統(tǒng)需配置帶寬1.8 m，運(yùn)量3500 t/h的膠帶運(yùn)輸機(jī)。其中，主運(yùn)輸系統(tǒng)中的東西大巷長度為5060 m，提升高度120 m，鑒于礦井其他已采購、選定的主運(yùn)輸系統(tǒng)膠帶運(yùn)輸機(jī)均采用變頻驅(qū)動裝置，為最大限度的保證礦井設(shè)備的統(tǒng)一，減小日常使用和維護(hù)的技術(shù)難度，本次論證的設(shè)備的驅(qū)動裝置考慮配置變頻驅(qū)動系統(tǒng)。

2 比選方案

2.1 現(xiàn)場工況

東西大巷一段基本參數(shù)：L≈2560m，角度多變，提升高差H≈55m，

東西大巷二段基本參數(shù)：L≈2500m，角度多變，提升高差H≈62.9m。

2.2 不同方案比選

根據(jù)目前國內(nèi)膠帶輸送機(jī)及阻燃膠帶的制造水平和使用成熟的變頻驅(qū)動技術(shù)的情況，在眾多的方案中，初步篩選出以下兩個(gè)方案進(jìn)行最終比選。

方案一：采用一條頭部集中驅(qū)動膠帶輸送機(jī)。

基本參數(shù)：輸送機(jī)機(jī)長L≈5060 m，角度多變，提升高差H≈120 m，運(yùn)量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4.5 m/s。

經(jīng)計(jì)算：最大圓周力1096kN，滾筒軸功率4932 kW，需配置雙滾筒三電機(jī)（防爆）驅(qū)動3×2240 kW，使用ST6300型阻燃輸送帶。

驅(qū)動方案：因目前還沒用如此大功率的礦用防爆變頻器，因此，該方案中，變頻器需放置于地面?？煽紤]將變頻器置于主斜井井口（距離膠帶機(jī)機(jī)頭約5200 m），或者，在膠帶輸送機(jī)機(jī)頭正上方建設(shè)變頻器室，將電纜經(jīng)鉆孔至膠帶機(jī)機(jī)頭。

方案二：使用兩部膠帶輸送機(jī)搭接方案。

東西大巷一部膠帶機(jī)。

基本參數(shù)：膠帶輸送機(jī)機(jī)長L≈2560 m，角度多變，提升高差H≈55 m，運(yùn)量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4 m/s。

經(jīng)計(jì)算：最大圓周力540kN，滾筒軸功率2160 kW，需配置雙滾筒三電機(jī)驅(qū)動3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃輸送帶。

驅(qū)動方案：選用1000 kW防爆變頻器，實(shí)現(xiàn)就地控制。

東西大巷二部膠帶機(jī)。

基本參數(shù)：膠帶輸送機(jī)機(jī)長L≈2500 m，角度多變，提升高差H≈62.9 m，運(yùn)量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4 m/s。

經(jīng)計(jì)算：最大圓周力560kN，滾筒軸功率2240 kW，需配置雙滾筒三電機(jī)驅(qū)動3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃輸送帶。

驅(qū)動方案：選用1000 kW防爆變頻器，實(shí)現(xiàn)就地控制。

3 選型論證

經(jīng)勘查，如使用一部膠帶輸送機(jī)，該膠帶機(jī)頭上方方圓1km范圍內(nèi)溝壑縱橫，建設(shè)變頻器機(jī)房及架設(shè)地面供電纜線存在較大的困難，成本投入太高。且該地域?yàn)橹苓叾嗉业V井的交界地帶，各礦井的開采生產(chǎn)將可能產(chǎn)生塌陷危害。因此，主要討論將變頻器置于外運(yùn)主斜井井口的方案。

該方案中變頻驅(qū)動裝置距離電機(jī)約5.2 km，由于供電距離較長，已達(dá)到很多變頻器輸出電纜上限，存在電纜壓降、變頻器輸出諧波和共模電壓影響等問題。在礦用膠帶機(jī)多電機(jī)驅(qū)動領(lǐng)域，各知名變頻驅(qū)動裝置生產(chǎn)廠家尚沒有在礦井下的成熟業(yè)績。同時(shí)，各廠商提供的咨詢方案中，為解決電纜壓降較大的問題，需將變頻器輸出電壓升至更高的非額定電壓輸出值，設(shè)備將長時(shí)間工作在非常態(tài)工況下。對設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行不利，且需要選用更高電壓等級的電纜，增加投資成本。同時(shí)，由于電機(jī)與控制系統(tǒng)距離較遠(yuǎn)，電機(jī)運(yùn)行參數(shù)采集、傳輸存在一定的延時(shí)和不穩(wěn)定，對多電機(jī)的功率平衡控制效果較差。

方案二中變頻驅(qū)動單元布置在膠帶輸送機(jī)機(jī)頭位置，可使用井下中央變電所將10 kV高壓供電至機(jī)頭配電硐室。在神華神東煤炭公司大柳塔煤礦已有青島天信公司的礦用防爆型1000 kW/1140 V變頻器在主運(yùn)輸膠帶機(jī)成功應(yīng)用的案例，由于變頻器距離電機(jī)較近，可以很好的實(shí)現(xiàn)多電機(jī)之間的功率平衡。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，使用效果良好。但該方案由于需要增加一部膠帶機(jī)的機(jī)頭驅(qū)動部，需增加一個(gè)機(jī)頭硐室，需要增加礦建工程的投入。

最終，兩個(gè)方案的經(jīng)濟(jì)投資情況如何，我們也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)比對。

經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比選，我們認(rèn)為方案二更適合現(xiàn)場工況的使用要求，同時(shí)，也更加經(jīng)濟(jì)。endprint