曹建民　于明鑫

摘 要：為了使膠帶輸送機達到安全可靠、高效節(jié)能、低噪聲、免維護、運行平穩(wěn)等特點，安陽市主焦煤業(yè)有限責任公司在23采區(qū)皮帶下山采用智能變頻永磁直驅系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)機械驅動裝置的膠帶輸送機，拋棄了異步電動機、減速器、液力耦合器，直接驅動生產機械，使傳動系統(tǒng)結構簡化、效率提高、噪音降低、安裝方便。

關鍵詞：智能變頻 永磁直驅系統(tǒng) 高效節(jié)能

中圖分類號：TD63 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（a）-0030-02

1 工程簡介

安陽市主焦煤業(yè)有限責任公司井田位于河南、河北兩省交界處，行政區(qū)劃分屬河北省磁縣觀臺鎮(zhèn)和河南省安陽縣倫掌鄉(xiāng)，南鄰紅嶺煤礦，北接河北省觀臺井田。礦井核定產能為60萬t/年，為立井、暗斜井，多水平開采方式，一對主、副立井，井深均為280m，現(xiàn)開采水平為-350水平。根據(jù)井下開拓開采布置和礦井產量的提升，在23采區(qū)皮帶下山需要安裝一部固定式帶式輸送機。主焦煤業(yè)23采區(qū)為22采區(qū)接替新采區(qū)，其23采區(qū)皮帶下山主要用于23采區(qū)行人、煤炭運輸、通風等作用。23采區(qū)皮帶下山提升高度130m，平均坡度11°，小時運量按Q=630t/h進行設計。

2 智能永磁直驅系統(tǒng)的性能特點

智能永磁直驅系統(tǒng)采用“永磁直驅電機”替代傳統(tǒng)的機械驅動裝置，拋棄了異步電動機、減速器、液力耦合器，直接驅動生產機械，使傳動系統(tǒng)結構簡化、效率提高、噪音降低、安裝方便，而且工人無需再進行日常維護、檢修，從而節(jié)約了大量的人力、物力成本。

傳統(tǒng)膠帶輸送機與智能永磁直驅系統(tǒng)膠帶輸送機如圖1所示。

2.1 驅動系統(tǒng)智能化

該系統(tǒng)運用無傳感器矢量控制技術（SVC）變頻起動，能實現(xiàn)系統(tǒng)傳動的緩慢勻速起動，避免了電機起動的瞬間大電流給電網(wǎng)帶來的沖擊，以及轉矩波動給傳動系統(tǒng)帶來的機械沖擊，由此降低了系統(tǒng)的電網(wǎng)故障和機械故障。當系統(tǒng)需要多電機驅動時，通過主從控制實現(xiàn)功率平衡，能夠避免因出力不均而造成的電機損壞。同時該系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術，可以實現(xiàn)無人值守、遠程控制、在線監(jiān)控、故障診斷。

2.2 轉動轉矩大、過載能力強

傳統(tǒng)驅動系統(tǒng)使用的異步電動機的起動轉矩通常是額定轉矩的55%，無法實現(xiàn)系統(tǒng)滿載起動，而智能永磁直驅系統(tǒng)所使用的永磁直驅電機的起動轉矩是額定轉矩的220%，當工況需要滿載或過載起動時，無需人工卸載，即可直接起動，避免因堵轉、過載而造成的電機損壞，同時極大地減輕了操作工人的勞動強度。

2.3 系統(tǒng)免維護

由于該系統(tǒng)不需要減速器、機械軟起裝置，因此，在實際使用中無需更換潤滑油、檢修齒輪箱，節(jié)約了使用成本、減低了維護工作量。

2.4 高效節(jié)能

（1）電機轉子為永磁體，無需勵磁，損耗小，效率高。

（2）無減速系統(tǒng)及附屬的液壓系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，使得中間損耗近似為0，傳動效率近似100%。

（3）高效區(qū)廣，永磁電機在0%～120%額定負載范圍內效率普遍高，不僅在額定工作點的效率高，在低負載、低速條件下也有相當高的效率。

3 主焦煤業(yè)23采區(qū)帶式輸送機主要技術要求

23采區(qū)皮帶下山帶式輸送機為固定式，傾斜布置，機頭卸載，機尾裝載。采用智能變頻永磁直驅系統(tǒng)傳動（2個傳動滾筒、2臺電動機、低壓交流變頻），自動液壓絞車拉緊，鋼絲繩芯阻燃輸送帶，按煤礦安全規(guī)程配置急停閉鎖、跑偏、堆煤、煙霧、縱向撕裂、超溫、灑水、打滑等保護裝置，具有聲光報警功能。

（1）驅動裝置。采用2個傳動滾筒、2臺電動機驅動。帶式輸送機采用礦用隔爆型永磁同步變頻電動機，功率250kW，電壓等級660/1140V。

（2）電動機。采用礦用隔爆型永磁同步變頻電動機，要求電動機效率高，精度高，每天能連續(xù)22h滿負荷運轉，運行穩(wěn)定，始終保持正常的工作溫度。

（3）聯(lián)軸器。電機采用蛇形彈簧聯(lián)軸器與滾筒軸直接相連，使用系數(shù)要求大于1.5倍的電動機驅動功率。

（4）滾筒。滾筒的選擇嚴格按照帶式輸送機功率進行計算，其許用扭矩滿足帶式輸送機滿負荷啟動和各種工況下的要求。滾筒軸其許用扭矩及許用合力均應滿足設計要求。滾筒軸材料為鍛鋼40Cr，采用超聲波或磁粉探傷。滾筒裝配時軸承與軸承座油腔內應充以3號鋰基潤滑脂，軸承填充量為軸承間隙的2/3，軸承座中應填滿。滾筒裝配后應轉動靈活，運轉阻力系數(shù)小于0.02。滾筒采用鑄膠，材質聚氨酯，刻菱形花紋，厚度不少于25mm，表面不允許有氣泡、裂痕、開膠、脫層現(xiàn)象，各滾筒配用SKF軸承。漲緊套選用正規(guī)品牌，有合格的出廠檢驗報告、編號。

（5）托輥。托輥直徑全部Φ133，托輥在正常使用條件下的使用壽命不低于25000h。承載托輥組全部采用35°槽形托輥組，間距1500mm，每10組承載托輥組中設1組調心托輥組。回程托輥組全部采用V型前傾托輥組，槽角10°，間距3000mm，7組回程托輥組中設1組調心托輥組，托輥離地間隙不小于400mm。受料處采用緩沖床組，受料段總長4.5m，設置3套緩沖床。

（6）張緊裝置。采用自動液壓絞車拉緊裝置，最大張緊力>130kN。

（7）支架。帶式輸送機的頭部支架、尾部支架、拉緊裝置支架、傳動裝置支架有足夠的剛度和強度，其制造誤差不得超過有關標準的要求。機頭后部設置漲緊裝置并滿足不少于50m漲緊儲帶。制造所使用的板材與型材選用優(yōu)質鋼材，并經(jīng)過鋼材預處理生產線噴丸處理。鋼板、型鋼下料均無裂紋、裂縫、皺紋等，并清除毛刺。焊縫不得有燒穿、裂紋、未熔合、未焊透、未焊滿等現(xiàn)象。支架焊接工藝應符合有關標準要求，主要受拉的焊接部位應進行探傷檢查。

（8）逆止器。逆止器選用NJZ100型，數(shù)量2臺，單臺逆止力矩100kN·m。endprint

（9）制動器。制動器選擇KZP1000/2×100盤式制動器1臺，制動力矩45kN·m。

（10）機身。機身采用鋼架落地式，中間架和中間架支腿采用螺栓連接，中間架每3m為一節(jié)，中間架支腿每3m布置一個。中間架采用120×53×5.5號槽鋼，支腿為DTII型。

（11）機尾。機尾采用固定式三角頭架機尾。

（12）清掃器。輸送機頭部設置H型、P型清掃器各1道，機尾設置兩道空段清掃器，均采用高分子聚氨酯材料刮刀。

4 智能永磁直驅系統(tǒng)膠帶輸送機的使用效果

由于主焦煤業(yè)公司23采區(qū)綜采工作面和掘進工作面產出的原煤及矸石全部通過膠帶輸送機進行運輸，如何提高系統(tǒng)運輸效率成為關鍵因素。23采區(qū)皮帶下山通過使用配套永磁直驅變頻驅動裝置的膠帶輸送機，使驅動設備結構大大簡化。

（1）省去減速箱。每年節(jié)省減速箱直接使用的齒輪油費用約1.2萬元。

（2）省去液力耦合器。使電機直接與傳動滾筒進行剛性連接，過載系數(shù)由原來的0.8提高至2.5，滿足了現(xiàn)場設備重載起動要求。

（3）效率、節(jié)能有所提高。電機機械傳動效率由原來的75%提高至95%，節(jié)能效率提高20%。

（4）傳動設備實現(xiàn)免維護，使工人維修勞動強度大大降低。

（5）通過變頻，運行速度可實現(xiàn)由0.2～2.4m/s的高低速實時調節(jié)，極大提高了生產效率。

5 結語

主焦煤業(yè)公司23采區(qū)皮帶下山膠帶輸送機使用智能永磁直驅系統(tǒng)后，與傳統(tǒng)帶式輸送機系統(tǒng)相比去掉了減速機、液力耦合器和同步齒輪，具有安全可靠、高效節(jié)能、低噪聲、免維護、運行平穩(wěn)等特點，其中永磁電動機效率達到了國家一級耗能（IE4）標準，具有高級數(shù)、可輸出較大轉矩的特點，從而使傳動系統(tǒng)的機械結果變得簡單，既提高了設備效率，又降低了成本。因此，智能永磁直驅系統(tǒng)在膠帶運輸方面的應用將會成為一種趨勢。

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