羅 麗

(西山煤電(集團(tuán))有限公司環(huán)保綠化分公司，山西 古交 030200)

0 引言

在煤礦企業(yè)當(dāng)中，皮帶輸送機(jī)承擔(dān)著全礦當(dāng)中的全部煤炭運(yùn)輸任務(wù)，具有運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)與運(yùn)輸數(shù)量較大的特點(diǎn)，煤礦皮帶輸送機(jī)能否得到安全順利的運(yùn)行與礦井實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)完成的順利程度息息相關(guān)。以往許多煤礦企業(yè)采用的液力耦合器配合減速機(jī)傳動(dòng)方式皮帶輸送機(jī)具有啟動(dòng)電流較大、運(yùn)行過(guò)程中嚴(yán)重磨損機(jī)械部分、皮帶加載時(shí)間較短等弊端，極易導(dǎo)致皮帶出現(xiàn)張力變化，降低皮帶使用壽命，且此種皮帶輸送機(jī)均為多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，難以確保多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的平衡，因此，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造具有相當(dāng)?shù)谋匾浴?/p>

1 變頻控制系統(tǒng)的組成及工作原理

我國(guó)與煤礦安全相關(guān)的規(guī)章制度中明確指出：煤礦帶式輸送機(jī)需加設(shè)軟啟動(dòng)裝置。在煤礦皮帶輸送機(jī)上應(yīng)用軟啟動(dòng)裝置可使機(jī)器啟動(dòng)時(shí)的皮帶張力得到有效降低，并在一定程度上延長(zhǎng)皮帶輸送機(jī)中相關(guān)裝置與皮帶的使用壽命，使煤炭企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。目前，變頻控制系統(tǒng)是最具科學(xué)性與有效性的軟啟動(dòng)裝置，其最為常見(jiàn)的組成部分主要包括：BPJ-200/600型變頻器、CXH-1/9.5本安型操作臺(tái)、KXJD1-127隔爆兼本安型電源控制箱以及備用啟動(dòng)器[1]。

1.1 變頻控制器的選用原則

在某煤礦企業(yè)當(dāng)中，其所投入應(yīng)用的第1臺(tái)煤礦皮帶輸送機(jī)的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)能力為3×160 kW，該皮帶輸送機(jī)的主電機(jī)供電電壓為660 V，在皮帶輸送機(jī)的實(shí)際改造過(guò)程中應(yīng)充分遵循皮帶輸送機(jī)的改造要求，即變頻控制器電流需大于等于待改造電機(jī)的實(shí)際額定電流[2]。BPJ-200/600型變頻器的額定容量數(shù)值為200 A，額定電壓數(shù)值為660 V，與待改造電機(jī)的實(shí)際額定電流相適應(yīng)，在改造中將線性開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)作為該變頻控制系統(tǒng)的初始設(shè)置控制。

1.2 變頻控制系統(tǒng)的備用設(shè)備

某煤礦在變頻控制器的安裝初期投資購(gòu)進(jìn)了3臺(tái)BQD15-315磁力啟動(dòng)器，并將其當(dāng)做系統(tǒng)主機(jī)驅(qū)動(dòng)的備用設(shè)備裝置，一旦所安裝的變頻控制器發(fā)生故障便在企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中啟用此3臺(tái)BQD15-315磁力啟動(dòng)器。該煤礦企業(yè)所采取的變頻器控制系統(tǒng)主電路圖如圖1所示。

圖1 變頻器控制系統(tǒng)主電路圖

2 對(duì)皮帶輸送機(jī)予以改造的具體方案

2.1 控制系統(tǒng)

將變頻控制系統(tǒng)中的變頻柜、主控臺(tái)、制動(dòng)柜及電源柜布置放于控制室當(dāng)中，變頻控制系統(tǒng)的主控臺(tái)為可編程控制器，可在多種檢測(cè)組件與控制組件的配合輔助下實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶輸送機(jī)的閉鎖控制、安全保護(hù)及速度閉環(huán)控制，并實(shí)時(shí)顯示皮帶輸送機(jī)的工作狀態(tài)。司機(jī)可通過(guò)操作控制臺(tái)上按鈕的方式來(lái)對(duì)皮帶輸送機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行控制，并明確掌握皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)。同時(shí)，可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要，設(shè)工頻旁路，如變頻故障后，可以手動(dòng)/自動(dòng)切換至工頻旁路。保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

對(duì)皮帶啟動(dòng)時(shí)間與運(yùn)行速度的任意設(shè)定可有效降低皮帶傳送機(jī)直接啟動(dòng)為設(shè)備帶來(lái)的機(jī)械沖擊。皮帶輸送機(jī)的故障檢修工作與皮帶更換工作因皮帶輸送機(jī)運(yùn)行速度的調(diào)節(jié)而變得更為便利，且皮帶輸送機(jī)可實(shí)現(xiàn)以實(shí)際產(chǎn)煤量為依據(jù)的降頻使用，具有相當(dāng)顯著的節(jié)能效果。系統(tǒng)主控臺(tái)可對(duì)皮帶輸送機(jī)運(yùn)行速度予以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在皮帶輸送機(jī)處于零速時(shí)自動(dòng)抱閘，降低了皮帶輸送機(jī)溜車事故與變頻器、電機(jī)過(guò)流事故的發(fā)生率?？捎行?shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)要求與調(diào)速要求，在長(zhǎng)時(shí)間低速運(yùn)行狀態(tài)下可有效節(jié)約能源。系統(tǒng)具有多種故障報(bào)警保護(hù)功能。系統(tǒng)具有低速驗(yàn)帶功能[3]。

3 皮帶輸送機(jī)改造完后的實(shí)際運(yùn)行情況

真正意義上實(shí)現(xiàn)了皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)軟啟動(dòng)。變頻控制系統(tǒng)與煤礦皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)與皮帶機(jī)的軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程根據(jù)V/F曲線，進(jìn)行逐步升壓，啟動(dòng)電流逐步上升，避免了啟動(dòng)電流對(duì)設(shè)備的沖擊。緩慢釋放貯存于皮帶內(nèi)部的能量，有效降低皮帶機(jī)的啟動(dòng)張力，避免對(duì)皮帶產(chǎn)生損害。

有效平衡了多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的功率。對(duì)煤礦企業(yè)皮帶輸送機(jī)進(jìn)行改造后，皮帶輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備為變頻器，其中運(yùn)用的主從控制方式可有效確保多電機(jī)驅(qū)動(dòng)情況下的功率平衡[4]。

有效降低了設(shè)備維護(hù)成本。變頻器作為一種電子器件具有相當(dāng)長(zhǎng)的使用壽命，可使煤礦企業(yè)皮帶輸送機(jī)的故障發(fā)生率得到有效降低，為煤礦企業(yè)節(jié)約維修成本。

更加方便了皮帶檢修工作。變頻控制系統(tǒng)可使皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行速度變慢，有效規(guī)避了以往因皮帶輸送機(jī)運(yùn)行速度過(guò)快而造成的皮帶維修工作困難問(wèn)題，使煤礦企業(yè)的皮帶檢修效率得到充分提升。

有效實(shí)現(xiàn)了能源的節(jié)約。變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用減少了皮帶輸送機(jī)中的液力耦合器環(huán)節(jié)，可有效提升皮帶輸送機(jī)的傳送效率，且皮帶輸送機(jī)空載或運(yùn)煤量較小情況下，變頻控制系統(tǒng)可適當(dāng)降低其運(yùn)行速度，有效實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。

4 皮帶輸送機(jī)改造帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益

4.1 電能方面的節(jié)約

以往，煤炭企業(yè)中的皮帶輸送機(jī)每天需持續(xù)運(yùn)行12 h以上，且其原有設(shè)計(jì)令其只能在啟動(dòng)之后全速運(yùn)行，在產(chǎn)煤量較少情況下缺乏應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)性，也在一定程度上浪費(fèi)了電能，造成成本上的浪費(fèi)，進(jìn)而在很大程度上減低了煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在變頻控制系統(tǒng)應(yīng)用之后，在電機(jī)負(fù)荷率低于70%的情況下，用電量大大降低，煤礦企業(yè)相關(guān)操作人員可以實(shí)際產(chǎn)煤量為依據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行速度，有效降低了皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行電流與電壓，在一定程度上節(jié)約了煤礦企業(yè)電能方面的消耗，將電能發(fā)揮的經(jīng)濟(jì)效益最大化[5]。

4.2 維修費(fèi)用的節(jié)約

改造前的煤礦企業(yè)皮帶輸送機(jī)無(wú)法調(diào)速，其啟動(dòng)過(guò)程對(duì)皮帶輸送機(jī)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)械設(shè)備與企業(yè)電網(wǎng)的沖擊力度較大，常常導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備磨損嚴(yán)重，在縮短了皮帶輸送機(jī)維修周期的同時(shí)也縮短了其使用壽命。變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用可有效降低皮帶輸送機(jī)的更換與維修頻率，為企業(yè)節(jié)約維修費(fèi)用。

4.3 人力資源的節(jié)約

變頻器的使用壽命很長(zhǎng)，具有較小的故障發(fā)生率，且其應(yīng)用后實(shí)現(xiàn)的皮帶輸送機(jī)軟啟動(dòng)可大大降低皮帶輸送機(jī)的維修工作量，一般情況下僅需配備一個(gè)值班人員完成變頻器的操作工作即可，為煤炭企業(yè)充分節(jié)約了人力資源，并使其生產(chǎn)效率獲得了有效提升。

5 結(jié)論

(1)變頻調(diào)速電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中啟動(dòng)電流小，對(duì)電網(wǎng)沖擊小，同時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程能夠有效地對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制，將連續(xù)高效速度的控制范圍盡量的拓寬，甚至能夠完成控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)以及實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的電氣制動(dòng)。

(2)高壓變頻器控制皮帶機(jī)具有很多突出的優(yōu)勢(shì)，比如：溫度過(guò)高、負(fù)荷、電流過(guò)大或者接地障礙發(fā)生時(shí)，高頻變壓控制器都會(huì)立即切斷電源，進(jìn)行自我保護(hù)，同時(shí)發(fā)出預(yù)警信息；當(dāng)其在滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，變頻功率可以控制在96%以下；可以單獨(dú)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制；滿足智能化操作；減少系統(tǒng)的磨損；能夠根據(jù)其負(fù)荷情況對(duì)皮帶機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)整，以此達(dá)到節(jié)能的目的；具備防護(hù)性、可靠性與穩(wěn)定性的特征等。

(3)變頻調(diào)速系統(tǒng)在煤礦企業(yè)皮帶輸送機(jī)中的應(yīng)用可充分確保煤礦企業(yè)運(yùn)輸系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，有效降低煤礦企業(yè)的皮帶事故發(fā)生率，令礦井的原煤產(chǎn)量獲得良好保證，且在很大程度上為煤礦企業(yè)節(jié)約了電能方面費(fèi)用與皮帶輸送機(jī)維修方面費(fèi)用，使煤礦企業(yè)獲得了更高的經(jīng)濟(jì)效益。