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        綜采工作面刮板輸送機高壓變頻器的改造及應用

        2018-11-28 08:41:14
        機械管理開發(fā) 2018年11期
        關鍵詞:斷鏈刮板輸送機

        呂 斌

        (西山煤電集團有限公司礦業(yè)管理有限公司, 山西 太原 030053)

        引言

        隨著煤礦綜采機械化水平的不斷提高,綜采工作面刮板輸送機的裝機功率和輸送能力大幅提升,尤其是交流異步電動機變頻調(diào)速技術在刮板輸送機上的應用,實現(xiàn)了刮板輸送機的重載軟啟動,具有啟動電流小、啟停平穩(wěn)、啟動轉(zhuǎn)矩和輸送量大的優(yōu)點,有效避免了傳統(tǒng)的液力耦合器系統(tǒng)啟動電流大、啟停不平穩(wěn)、功率小,特別是重載啟動過程中易燒毀電機,易導致煤礦供電系統(tǒng)發(fā)生越級跳閘的現(xiàn)象。因此,對綜采工作面的傳統(tǒng)刮板輸送機進行高壓變頻器技術改造非常重要,可有效提高礦井的運輸效率。

        1 問題的提出

        西曲礦位于古交市北0.5 km處,井田南北長6.5 km,東西寬6 km,面積為40.69 km2,礦井設計年生產(chǎn)能力340萬t。12313綜采工作面位于西曲礦二采區(qū),主要開采太原組7號、8號煤層,煤層厚度3.5~5.6 m,工作面長度1 352 m,傾斜長度 369 m,煤層傾角5°~16°,輸送量1 000 t/h,采煤方法為長壁后退式綜采工藝。刮板輸送機作為該工作面的主要輸送設備,采用型號為SGZ 764/630型中雙鏈刮板輸送機,配套使用兩臺型號為YBSD3154/8Y電機功率2×315 kW,主要技術參數(shù)為減速機型號JS315,電機轉(zhuǎn)速 1 484 r/min,聯(lián)軸器型號 20S16,中部槽鑄焊封底式1 500 mm×722 mm×318 mm,采用啞鈴連接方式,刮板鏈為中雙鏈。

        該刮板輸送機重載啟動困難、沖擊大、易燒毀電機,導致礦井供電系統(tǒng)越級跳閘,影響礦井的安全生產(chǎn)。為解決以上問題,對刮板輸送機驅(qū)動進行變頻裝置改造,采用BPJ-500/1140型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器進行技改,在實際使用中取得良好效果,有效提升綜采工作面的運輸效率。

        2 技術改造方案

        1)采用兩臺BPJ-500/1140型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器拖動400 kW電動機,有效解決了電機啟動過程中沖擊大、斷鏈停機、后期維護困難的缺點,并具有欠壓、過載、漏電、接地和短路等保護功能。驅(qū)動系統(tǒng)上完全替代液力耦合器,采用直接對輪連接,簡化機械系統(tǒng),提高設備的機械效率和可靠性,同時實現(xiàn)了變頻無級調(diào)速,達到了節(jié)能降耗目標[1]。

        2)刮板輸送機采用直接轉(zhuǎn)矩控制,提高控制精度和響應速度,實現(xiàn)全程機頭機尾動態(tài)功率平衡;控制箱具有軟件轉(zhuǎn)矩波動檢測功能,實現(xiàn)刮板輸送機斷鏈自動停機保護和反轉(zhuǎn)運行的邏輯控制功能;變頻器采用交-直-交結構,減少系統(tǒng)電網(wǎng)無功損耗,提高供電效率[2]。

        3)BPJ-500/1140型變頻器冷卻使用開放式水冷板循環(huán)冷卻系統(tǒng)如圖1所示,具有散熱快和水電聯(lián)鎖功能。

        圖1 BPJ-500/1140型變頻器冷卻系統(tǒng)結構圖

        3 效果分析

        1)對刮板輸送機驅(qū)動系統(tǒng)的變頻技改實現(xiàn)電機的負載均衡控制,刮板輸送機鏈條的預張緊功能,可有效預防卡鏈和輸送機幫槽的磨損,提高設備的使用壽命。輸送機端頭和端尾的電機運行協(xié)調(diào),可降低對鏈條的受力沖擊損傷[3]。

        2)具有啟動轉(zhuǎn)矩大、啟停平穩(wěn)等特點。對刮板輸送機進行變頻技術改造實現(xiàn)了交流異步電機在負載情況下的平穩(wěn)啟動、調(diào)速、停車等功能,降低了對設備和電網(wǎng)的沖擊,提高了設備的使用壽命;同時在重載情況下多部變頻器驅(qū)動可達到動態(tài)功率平衡[4]。

        3)針對12313綜采工作面刮板輸送機進行變頻器技術改造,實際使用過程中取得良好的設備自動調(diào)速和能耗節(jié)約效果。根據(jù)實際使用情況統(tǒng)計,12313綜采工作面刮板輸送機技改前月平均消耗電量為213 596 kWh。改造后,12313綜采工作面刮板輸送機月平均消耗電量為102 365 kWh,節(jié)約達52%。每月節(jié)約電量111 231 kWh,按照每度電0.65元/kWh計算,每月可節(jié)約電費72萬元。

        4)變頻裝置具有的DTC轉(zhuǎn)矩控制功能,可提高啟動轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)重載啟動。根據(jù)鏈條破斷力設置最大轉(zhuǎn)矩保護值,降低斷鏈故障的發(fā)生概率,實現(xiàn)斷鏈自動停車保護功能,可提升設備的安全運行效率。同時系統(tǒng)的故障自動診斷功能,可降低運行故障的發(fā)生概率,遠程控制系統(tǒng)還可將設備運行參數(shù)實時傳輸?shù)秸{(diào)度監(jiān)控的上位機,提升礦井機械設備的一體化管理水平。

        4 結論

        通過采用直接轉(zhuǎn)矩控制,BPJ-500/1140型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器在西曲礦12313綜采工作面刮板輸送機的改造應用,滿足了刮板輸送機重載情況下的啟動轉(zhuǎn)矩需求,減少了斷鏈故障的發(fā)生,提高了控制器的響應速度和控制精度,達到了全程機頭機尾動態(tài)功率平衡,實現(xiàn)了刮板輸送機的斷鏈自動停機保護功能,并可靈活控制刮板輸送機正反轉(zhuǎn)及脫并機控制。變頻器采用的交-直-交結構,降低了礦井供電系統(tǒng)的無功損耗。刮板輸送機啟動時沖擊小,減少了機械沖擊和動張力,提高了設備的使用壽命,對提升礦井的運輸效率具有重要意義。

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