侯曉光

（大同煤礦集團(tuán)公司機(jī)電管理處電氣科，山西　大同　037003）

1　既有皮帶機(jī)的控制方式

目前廠礦企業(yè)多使用寬度為1 000mm的皮帶，拖動(dòng)系統(tǒng)為：使用型號(hào)為DXⅢ的皮帶機(jī)，設(shè)計(jì)電壓為660 V，功率為750 kW。皮帶的運(yùn)行速度為2.5 m/s，皮帶設(shè)計(jì)輸送能力為700 t/h。系統(tǒng)利用液力偶合器和行星減速機(jī)相互配合驅(qū)動(dòng)主副滾筒，再利用皮帶和滾筒之間的摩擦力保證皮帶正常運(yùn)行。使用此種皮帶機(jī)初期投入不高，但維護(hù)費(fèi)用較大，液力耦合器維護(hù)不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)漏油的情況，極大增加了安全隱患。

皮帶機(jī)的動(dòng)力來源主要靠電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，高壓異步電機(jī)經(jīng)過減速機(jī)減速后帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶緊緊的圍繞著滾筒，并通過皮帶與其產(chǎn)生的摩擦力來確保皮帶順利前進(jìn)，為保證皮帶的貼緊度，還要增加配重裝置。一般煤礦的主井多使用兩條皮帶機(jī)交替運(yùn)行，動(dòng)力源使用兩臺(tái)參數(shù)與型號(hào)相同的高壓電機(jī)，通過調(diào)度根據(jù)負(fù)荷情況協(xié)調(diào)運(yùn)行，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定。在運(yùn)行過程中，維護(hù)的工作量很大，由于皮帶普遍較長(zhǎng)，受到啟動(dòng)過程中應(yīng)力拉伸和負(fù)荷影響，皮帶的磨損很大，會(huì)出現(xiàn)皮帶斷裂和電機(jī)燒損的情況[1]。

2　煤礦皮帶機(jī)電控系統(tǒng)的改造

改變?cè)械目刂品绞綖樽冾l電控方式，增加高性能矢量變頻器控制電動(dòng)機(jī)，并增加安全保護(hù)裝置。通過這些裝置的共同配合完成對(duì)皮帶系統(tǒng)的控制和保護(hù)。

2.1　改造后控制系統(tǒng)的組成

皮帶系統(tǒng)改造后比原來更加智能，改變?cè)械默F(xiàn)場(chǎng)控制方式為遠(yuǎn)程控制，更加智能化。首先要選擇合適的地點(diǎn)設(shè)置控制室，在控制室內(nèi)安裝控制皮帶機(jī)控制系統(tǒng)：包括由主控臺(tái)、電源柜、制動(dòng)柜、變頻柜

圖1　變頻控制示意圖

2.2　改造后控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

1）電機(jī)啟動(dòng)使用變頻器控制，在低頻時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，滿足皮帶機(jī)的調(diào)速和平穩(wěn)啟動(dòng)的需求，減少對(duì)設(shè)備的機(jī)械沖擊；并可以根據(jù)負(fù)荷情況任意設(shè)定電機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到節(jié)能的要求。

2）主控系統(tǒng)能夠?qū)ζC(jī)運(yùn)行速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)輸送機(jī)的運(yùn)行速度零速可自動(dòng)控制制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作，可以避免皮帶機(jī)出現(xiàn)溜車現(xiàn)象造成電機(jī)倒轉(zhuǎn)而造成的變頻器過流現(xiàn)象。

3）操作智能化。改造后的系統(tǒng)增加了全面的故障監(jiān)測(cè)和報(bào)警及保護(hù)功能。包括系統(tǒng)過流、短路保護(hù)、過熱保護(hù)等，系統(tǒng)操作更加智能

4）為檢修提供便利。增加變頻器后，系統(tǒng)調(diào)節(jié)更加方便，當(dāng)皮帶機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)可降低帶速后進(jìn)行處理，能夠滿足連續(xù)生產(chǎn)的要求。

3　改造效果

3.1　節(jié)約電能

改造后的輸送皮帶使用變頻器控制，頻器輸出頻率設(shè)為39～40Hz，可以根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)荷控制運(yùn)行和啟動(dòng)速度，降低運(yùn)行電壓和電流，避免皮帶的空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，減小了電能的消耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，變頻技術(shù)的使用能夠節(jié)約10%～15%電能。

3.2　節(jié)省維修費(fèi)用

改造后將原有的直接啟動(dòng)改為軟啟動(dòng)，能夠調(diào)速，起動(dòng)過程減小了對(duì)電網(wǎng)、電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械設(shè)備的沖擊，減少了對(duì)機(jī)械設(shè)備的磨損，能夠提高設(shè)備的使用壽命，大大延長(zhǎng)設(shè)備的維修周期，減少停產(chǎn)檢修次數(shù)。軟啟動(dòng)也減少真空接觸器、開關(guān)等控制設(shè)備的更換頻率，這都大大降低了維修費(fèi)用。

3.3　降低設(shè)備的維護(hù)量

變頻器是一種電子器件的集成原件，利用電子原件的壽命替代機(jī)械壽命，提高設(shè)備的使用時(shí)間，大大降低設(shè)備維護(hù)量。

軟啟動(dòng)減少了起動(dòng)過程中對(duì)機(jī)械零件的沖擊，減少了機(jī)械零件的檢修量。日常生產(chǎn)不必配備過多的專業(yè)維修人員，只需要配備少量的運(yùn)行人員即可，有效地降低了人員成本。

4　變頻調(diào)速皮帶機(jī)中的具體應(yīng)用

相對(duì)于以往的控制方式而言，變頻器對(duì)于皮帶機(jī)的控制具有很大的優(yōu)勢(shì)：不但可以對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行有效的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)較大范圍的連續(xù)高效的速度控制，甚至可以完成對(duì)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制以及電機(jī)的電氣制動(dòng)[3]。

在煤礦中，皮帶機(jī)是重要的流程中樞，如果皮帶機(jī)出現(xiàn)故障會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)停產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過設(shè)計(jì)改造和實(shí)踐可知，使用高壓變頻器控制皮帶機(jī)有多種優(yōu)勢(shì)：具有多種自我保護(hù)功能，過熱、過負(fù)荷、過電流、接地故障即發(fā)生跳閘，并有過負(fù)荷預(yù)警；諧波輸入不高于4%；側(cè)功率輸入因小于95%；當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，變頻調(diào)速功率小于96%；可以單獨(dú)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制；體積小容易搬運(yùn)、對(duì)系統(tǒng)無沖擊、啟動(dòng)平穩(wěn)；可以根據(jù)負(fù)荷情況調(diào)整皮帶機(jī)速度，達(dá)到節(jié)能的目的；滿足智能化操作；在低速時(shí)完成皮帶啟動(dòng)；減少系統(tǒng)的磨損；能夠?qū)Χ嗯_(tái)電機(jī)進(jìn)行同步同軸軟啟動(dòng)以及軟停止功能；具備防護(hù)性、可靠性與穩(wěn)定性的特征[4]。

5　結(jié)論

變頻系統(tǒng)投入運(yùn)行，可以減少輸送機(jī)、動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的事故，能夠提高輸送裝置的使用壽命，因此煤炭企業(yè)應(yīng)根據(jù)自己的企業(yè)生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)實(shí)力，盡可能使用變頻系統(tǒng)對(duì)皮帶進(jìn)行控制，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行，進(jìn)而保障安全生產(chǎn)。

[1]羅建平，謝文寧，宋志國，等.防城港港口帶式輸送機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)研究[J].中國水運(yùn)（下半月），2014（7）：123.

[2]趙彥斌.基于總線技術(shù)和模糊控制理論的井下皮帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].邯鄲：河北工程大學(xué)，2012.

[3]章亞斌，羅有根，吳祖萬，等.提升機(jī)TKD-A電控系統(tǒng)可調(diào)閘回路的改造[J].江西煤炭科技，2007（2）：69.

[4]姚小帥，申青春，楊培，等.瞬變電磁技術(shù)在井下水文選址中的應(yīng)用[J].中州煤炭，2012（6）：229.