李濤

（云南省小龍?zhí)兜V務(wù)局，云南 開遠(yuǎn) 661600）

機(jī)電與自動化

基于變頻控制的帶式輸送機(jī)系統(tǒng)

李濤

（云南省小龍?zhí)兜V務(wù)局，云南 開遠(yuǎn) 661600）

介紹了基于變頻控制的帶式輸送機(jī)系統(tǒng)在露天煤礦的運(yùn)用，并對該系統(tǒng)使用管理過程中的維護(hù)要點進(jìn)行說明。為礦用變頻帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的合理使用及降低故障率奠定了基礎(chǔ)，并對礦用變頻帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的使用具有一定的借鑒作用。

帶式輸送機(jī)；變頻器；維護(hù)

Abstract:This article introduces the application of belt conveyor system based on frequency conversion control in open-pit coal mine,and explains the maintenance points of the system in the use management process,which lays a foundation for the rational use of the variable frequency belt conveyor system and the reduction of the failure rate,and has a certain reference for the use unit of themine variable frequency belt conveyor system.

Key words:belt conveyor;frequency converter;maintenance

0 引言

布沼壩露天礦目前具有剝離及采煤2個半連續(xù)膠帶系統(tǒng)，共涉及14條帶式輸送機(jī)。2010年開始，布沼壩露天礦逐漸采用變頻帶式輸送機(jī)系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)的竄電阻驅(qū)動系統(tǒng)。到目前位置共完成了11條帶式輸送機(jī)的改造。其中涉及到了低壓變頻、中壓變頻兩種電壓系統(tǒng)，共涉及的品牌為丹弗斯、西門子、安邦信。以404#帶式輸送機(jī)系統(tǒng)為例，對礦用變頻帶式輸送機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行介紹，并結(jié)合布沼壩露天礦在使用管理過程中的維護(hù)要點進(jìn)行說明。

1 拖動系統(tǒng)的選擇

404#帶式輸送機(jī)帶寬1.2 m，帶速為4 m/s，運(yùn)輸能力為2 400 t/h，水平長度608.533 m，提升高度96.6 m，頭部驅(qū)動，配3臺800 kW驅(qū)動電機(jī)。電機(jī)參數(shù)見表1。

表1 404#帶式輸送機(jī)配套電機(jī)參數(shù)

根據(jù)電機(jī)功率原則及工況要求，選擇西門子完美無諧波GH180中壓變頻器，其參數(shù)如下：①輸出電壓范圍 0～6 000 V；②輸出頻率范圍0～50 Hz；③額定輸出電流126 A；④變壓器容量1 450 kVA；⑤控制方式為矢量控制；⑥冷卻方式為強(qiáng)迫風(fēng)冷；⑦防護(hù)等級IP42。

2 系統(tǒng)介紹

2.1 驅(qū)動系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用的是三機(jī)驅(qū)動，其驅(qū)動系統(tǒng)工藝如圖1所示。

1）驅(qū)動滾動。1#、2#、3#電機(jī)單獨驅(qū)動，共同提供整條膠帶的驅(qū)動力。1#、2#電機(jī)共同使用一個驅(qū)動滾筒，3#電機(jī)單獨使用一個驅(qū)動滾筒。

圖1 驅(qū)動系統(tǒng)工藝圖

2）液壓張緊裝置。安裝在膠帶的尾部，主要作用是在啟動時張緊下膠帶，增強(qiáng)驅(qū)動滾筒與下膠帶之間的摩擦力[1]。

3）電動清掃器。由于運(yùn)輸?shù)耐潦谟昙臼浅睗竦?，膠帶在機(jī)頭下完料后，上面仍然殘留一些物料，這時候就需要清掃器將其刮落。這就防止潮濕土石殘留在驅(qū)動滾筒上，導(dǎo)致3個驅(qū)動滾筒直徑不一致，3個滾筒直徑之間的誤差越大，系統(tǒng)中電機(jī)的功率差異就會越大。

4）急停開關(guān)。當(dāng)帶式輸送機(jī)沿線出現(xiàn)安全隱患時，巡視人員可以通過急停開關(guān)直接對整條膠帶機(jī)施行緊急停車。

5）跑偏開關(guān)。當(dāng)膠帶跑偏達(dá)到影響帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時，跑偏開關(guān)可作出報警或自動停車。

6）縱向撕裂傳感器。檢測膠帶受沖擊或者拉伸后產(chǎn)生的縱向波[1]，嚴(yán)重時會緊急停車，提醒檢修人員進(jìn)行處理。

2.2 配電系統(tǒng)

系統(tǒng)采用的輸入電壓等級為6 kV。配電控制系統(tǒng)大致可以分為操作臺、低壓控制柜、高壓配電柜、變頻器柜4部分。

1）操作臺的主要功能。操作臺裝有歐姆龍觸摸屏，具有友好的人機(jī)界面，具有多層可切換界面，顯示直觀，便于操作。通過觸摸屏可實時顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及各種參數(shù)、如電機(jī)運(yùn)行電流、頻率、開關(guān)狀態(tài)；可自動判斷顯示故障信息，并根據(jù)故障類別進(jìn)行不同的反饋，提醒操作人員進(jìn)行操作或故障排查；配有急停按鈕，以便操作人員在緊急情況下能及時停機(jī)[2]。

2）低壓控制柜的主要功能。低壓控制柜主要負(fù)責(zé)對整個系統(tǒng)溫度、電流、運(yùn)行邏輯及狀態(tài)等的檢測與保護(hù)，而其控制的主要核心為可編程邏輯控制器（PLC）。PLC采用的是歐姆龍CS1系列。CS1系列PLC是目前OMRON所有PLC中處理速度最快的產(chǎn)品。其擁有更好的串行通信能力，每臺PLC能支持16個串行通信單元和1個串行通信板，可以接34個帶串行通信的設(shè)備。PLC完成的控制網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。

圖2 PLC控制網(wǎng)絡(luò)圖

3）高壓配電柜主要功能。高壓配電柜的作用是對用電設(shè)備進(jìn)行配電和控制，在電路出現(xiàn)過載、短路和漏電時，配電柜還可以提供斷電保護(hù)。

4）變頻器柜的主要功能。變頻器柜主要實現(xiàn)對電機(jī)的電力拖動功能，變頻器的運(yùn)行主要由PLC進(jìn)行控制。變頻器本身具有完整的保護(hù)功能，通過RS-485通訊電纜將變頻器的運(yùn)行狀態(tài)及故障情況上傳到PLC，通過PLC進(jìn)行邏輯控制，實現(xiàn)了操作人員的遠(yuǎn)程控制及操作。

3 系統(tǒng)維護(hù)要點

礦用變頻帶式輸送機(jī)的維護(hù)是一個系統(tǒng)工作。為保證膠帶系統(tǒng)的正常運(yùn)行，布沼壩露天礦采用了多種管理手段，從設(shè)備管理人員到設(shè)備維修人員、設(shè)備使用人員，都建立了完整的設(shè)備管理制度。包含交接班檢查、運(yùn)行檢查、周檢、月檢等多項檢查制度，經(jīng)過多年的運(yùn)行實踐，總結(jié)幾處關(guān)鍵的維護(hù)點。

3.1 電機(jī)

在電機(jī)啟動前需要對電機(jī)檢查各固定螺絲，包括地腳螺絲、端蓋螺絲、軸承蓋螺絲等，看其是否有松動及缺失。檢查傳動裝置、檢查膠帶輪或聯(lián)軸器有無損壞；電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中巡檢人員應(yīng)對電機(jī)電流、溫度，定期（1 h）檢查記錄；對異常聲響應(yīng)做出及時反饋，通知維修人員到現(xiàn)場處理。

3.2 滾筒

礦用變頻帶式輸送機(jī)滾筒有驅(qū)動滾筒，改向滾筒，機(jī)尾滾筒。這些滾筒運(yùn)行的好壞對整條系統(tǒng)的良好運(yùn)行起著關(guān)鍵作用[3]。多機(jī)驅(qū)動的滾筒經(jīng)過長時間的運(yùn)行，會造成各驅(qū)動滾筒膠面磨損程度不一致，驅(qū)動滾筒間的磨損誤差越大，將造成電機(jī)電流不平衡，造成電機(jī)過載、互相拖拽等現(xiàn)象。操作人員應(yīng)實時記錄電機(jī)電流，當(dāng)多機(jī)電流差額越來越大時必須對滾筒及其驅(qū)動裝置進(jìn)行檢查，并對驅(qū)動滾筒的膠面厚度進(jìn)行復(fù)核。目前布沼壩露天礦采用的是陶瓷包膠滾筒，此滾筒具有摩擦大、壽命長的特點，相對普通包膠滾筒具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

3.3 托輥

托輥對膠帶起著承重和傳動2方面的作用，屬于易損部件[3]。雖然個別托輥的損壞對整個膠帶運(yùn)行影響不大，但并不能忽視托輥的巡視。托輥的損壞會對膠帶的承重造成壓力，進(jìn)而影響膠帶的使用壽命。使用過程中還遇到過上托輥損壞碎片掉落到下膠帶，隨著下膠帶被卷入到驅(qū)動滾動滾筒，造成了膠帶的損壞。所以托輥的的巡視必須做到每班巡視2次，對損壞的托輥進(jìn)行記錄或進(jìn)行簡單處理，根據(jù)損壞情況多少，定期進(jìn)行更換。

3.4 五防保護(hù)

“五防保護(hù)”是帶式輸送機(jī)應(yīng)對緊急情況下，由各輔助設(shè)備進(jìn)行的電氣保護(hù)。它是帶式輸送機(jī)工作在非正常情況下的一種緊急保護(hù)裝置。由于膠帶沿線灰塵比較大，這些電氣保護(hù)的觸頭很容易被卡死或者銹蝕，膠帶維修人員在日常的維護(hù)中不應(yīng)該只是目測下外觀的好壞，還應(yīng)該進(jìn)行簡單的實驗操作，確保這些保護(hù)動作在緊急情況下能正常動作，確保設(shè)備及人員的安全。

3.5 變頻器

變頻器作為整個礦用變頻帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的核心，其故障的多少直接影響著生產(chǎn)的可持續(xù)性。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和可靠率的提高，變頻器的維護(hù)應(yīng)該從事后維修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防性維護(hù)，將更多精力放在變頻器的預(yù)防性維護(hù)上。定期的預(yù)防性維護(hù)可保障變頻器可靠運(yùn)行，減小系統(tǒng)停機(jī)時間，保證人員及設(shè)備的安全。本礦針對目前使用的中、低壓變頻器分別編制了預(yù)防性維修手冊，確保操作人員及維修人員都能定期了解變頻器狀態(tài)并做出響應(yīng)。預(yù)防性維修手冊的編制可以參照以下幾點：

1）變頻器上電之前應(yīng)先檢查周圍環(huán)境的溫度及濕度，溫度過高會導(dǎo)致變頻器過熱報警，嚴(yán)重的會直接導(dǎo)致變頻器功率器件損壞、電路短路；空氣過于潮濕會導(dǎo)致變頻器內(nèi)部直接短路[4]。各個變頻器的適宜溫濕度參見各變頻器說明手冊。為確保環(huán)境溫度適合變頻器運(yùn)行的最佳溫度及濕度，在變頻器室內(nèi)安裝了空調(diào)并加裝了溫濕度計，并督促操作人員實時觀測并做好記錄。

2）在變頻器運(yùn)行時要注意其冷卻系統(tǒng)是否正常，如：風(fēng)道排風(fēng)是否流暢，風(fēng)機(jī)是否有異常聲音。一般變頻器風(fēng)機(jī)故障都會有故障報警并停機(jī)，但風(fēng)機(jī)進(jìn)出氣口的堵塞，變頻器是不會做出任何響應(yīng)，所以在變頻器的運(yùn)行檢查中，變頻器的排風(fēng)系統(tǒng)如風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)是否流暢，進(jìn)風(fēng)口是否有灰塵及堵塞物都是我們?nèi)粘z查不可忽略的地方。

3）操作人員必須時刻觀察電機(jī)電流變化，多機(jī)驅(qū)動的系統(tǒng)還需觀察多機(jī)電流是否平衡，一般在電流相差10 A以外或者差值在逐步增加，就需要進(jìn)行停機(jī)檢查，檢查電機(jī)傳動軸承是否損壞、滾筒包膠是否完好等。

4）更換變頻器進(jìn)氣口濾網(wǎng)是保證變頻器能充分散熱的關(guān)鍵措施，必須定期進(jìn)行。

5）定期檢查電纜和螺釘接線端，確保緊固連接。如果有松動，根據(jù)緊固轉(zhuǎn)矩來擰緊接線端[5]。

6）定期對變頻器進(jìn)行除塵，重點是進(jìn)出風(fēng)口、移相變壓器柜、控制柜、變頻器主線接線端子排[6]。礦用變頻器因本身所處環(huán)境惡劣，變頻器本身散熱要求通風(fēng)量大，故運(yùn)行一定時間以后，表面積塵十分嚴(yán)重，須定期清潔除塵。

4 結(jié)語

通過多年的運(yùn)行管理，布沼壩露天礦用變頻帶式輸送機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行正常，變頻控制的優(yōu)點表現(xiàn)明顯，且具有安全、節(jié)能、維護(hù)少、易操作、低沖擊等優(yōu)點。作為設(shè)備使用及管理者除了熟知礦用帶式輸送機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)更加注重設(shè)備的使用管理及預(yù)防性維護(hù)，才能發(fā)揮礦用變頻帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的最大優(yōu)點，降低系統(tǒng)故障率，實現(xiàn)利益最大化。

［1］張等山，王海天，余博.ATV1100高壓變頻器在煤礦長距離皮帶上的運(yùn)用［J］.電氣傳動，2012，42（5）：38-41.

［2］易卓華，鄂以帥，段波.基于變頻器控制的礦山豎井提升機(jī)系統(tǒng)［J］.昆明冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2011，27（1）：41-44.

［3］董天勇.礦用帶式輸送機(jī)使用問題的原因分析及對策［J］.煤炭工程，2010（1）：58-59.

［4］馮垛生．變頻的運(yùn)用于維護(hù)［M］.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2002.

［5］SINAMICS PERFECT HARMONY GH180中壓變頻器操作手冊［S］.西門子，2014.

［6］王兆義．變頻器的運(yùn)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

【責(zé)任編輯：陳 毓】

Belt conveyor system based on frequency conversion control

LI Tao
(Yunnan Xiaolongtan Mining Bureau,Kaiyuan 661600,China)

TH222

B

1671-9816（2017）10-0047-04

2017-04-25

李 濤（1987—），男，云南玉溪人，助理工程師，本科，2010年畢業(yè)于長春大學(xué)自動化專業(yè)，現(xiàn)從事露天煤礦設(shè)備管理工作。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.10.014

李濤.基于變頻控制的帶式輸送機(jī)系統(tǒng)［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（10）：47-49.