摘要：北嶺主運系統(tǒng)由三部膠帶機組成，包括主斜井膠帶機以及井下兩部膠帶機。該三部膠帶機均未按照《煤礦安全規(guī)程》的要求，實現(xiàn)軟啟動。根據(jù)實際情況，需對北嶺主運系統(tǒng)實施軟啟動改造，做到符合《煤礦安全規(guī)程》要求，保證安全、可靠運行。通過對北嶺主運系統(tǒng)井下兩部膠帶機軟啟動技術(shù)改造的具體實施，實現(xiàn)了軟啟動，保證了系統(tǒng)運行安全、高效運行。

關(guān)鍵詞：膠帶機；軟啟動；改造；技術(shù)突破

一、北嶺井下大巷膠帶機概況

井下膠帶大巷1#膠帶機技術(shù)參數(shù)：輸送量：Q=630t/h；尾部至頭部水平輸送距離：Lh= =587m；尾部至頭部傾角：α=1.8～10°；提升高度：H=30.763m；帶寬：B=1000mm；帶速：V=3.15m/s；驅(qū)動方式：采用頭部雙滾筒雙電機，電機+液力偶合器+減速機驅(qū)動方式。

井下膠帶大巷2#膠帶機技術(shù)參數(shù)：輸送量：Q=630t/h；尾部至頭部水平輸送距離：Lh=781m；尾部至頭部傾角：α=0.68°；提升高度：H=9.269m；帶寬：B=1000mm；帶速：V=3.15m/s；驅(qū)動方式：采用頭部雙滾筒雙電機，電機+液力偶合器+減速機驅(qū)動方式。

二、現(xiàn)北嶺井下膠帶大巷1#、2#膠帶機存在的問題、軟啟動改造的必要性

1、北嶺井下膠帶大巷1#、2#膠帶機均存在如下問題：

● 不能實現(xiàn)軟啟動。井下膠帶大巷1#、2#帶式輸送機均采用電機+液力偶合器+減速機驅(qū)動方式，且高壓開關(guān)只有一臺，采用一拖二方式，電機一經(jīng)得電便滿速運行，液力偶合器沒有軟啟動效果，無法實現(xiàn)軟啟動。

● 無法實現(xiàn)自動化控制。三部膠帶機均采用機頭控制按鈕起、停膠帶機，盡管操作簡單，但技術(shù)落后，安全系數(shù)低、隱患大，與現(xiàn)代化礦井要求極不相稱，也無法監(jiān)測膠帶機各重要元器件的工作狀態(tài)。

● 無法實現(xiàn)重載啟動，且啟動過程對膠帶機損傷大。

2、電機直接啟動帶來巨大危害

直接啟動即將電動機直接投入電網(wǎng)，給電動機定子施加電源電壓，這種啟動方式雖然簡單，但是電動機的啟動電流很大，一般為電動機額定電流的5-8倍，過大的啟動電流將可能導致電網(wǎng)電壓顯著下降，影響同一供電線路或同一臺供電變壓器上其他設(shè)備的正常工作，因此，在實際規(guī)范中，對電動機啟動引起供電系統(tǒng)的電壓降有明確而嚴格的要求。

北嶺井下膠帶大巷1#、2#膠帶機都通過電機直接啟動來啟動，極易造成電網(wǎng)電壓下降，影響其他設(shè)備的正常運行，造成設(shè)備的有害跳閘，同時過大的啟動電流會使電機繞組發(fā)熱，加速絕緣老化，影響電機壽命。

3.《煤礦安全規(guī)程》第三百七十三條明確規(guī)定，采用滾筒驅(qū)動帶式輸送機運輸時，帶式輸送機應加設(shè)軟啟動裝置，下運帶式輸送機應加設(shè)軟制動裝置。因此，北嶺礦主運系統(tǒng)的三部皮帶均不能滿足《煤礦安全規(guī)程》的要求，存在重大安全隱患，必須在原有基礎(chǔ)上進行技術(shù)改造，使其達到《煤礦安全規(guī)程》要求。

綜上，必須對北嶺井下膠帶大巷1#、2#膠帶機進行軟啟動改造。

三、改造方案選擇及實施

1、目前，煤礦帶式輸送機軟啟動裝置可分為電氣軟啟動和機械軟啟動兩種，其中電氣軟啟動裝置主要有變頻器裝置、電軟啟動裝置等，機械軟啟動裝置主要有液體粘性調(diào)速裝置（CST裝置）、調(diào)速型液力偶合器裝置等。對其優(yōu)缺點比較如表一所示：

2、改造原則

當前煤炭市場持續(xù)低迷，煤炭價格持續(xù)走低，因此選擇滿足《煤礦安全規(guī)程》、經(jīng)濟性好、投資少、安全可靠、盡可能留用原有設(shè)備是這次技術(shù)改造所必須遵循的原則。

鑒于以上原則并通過上表的綜合比較，同時考慮現(xiàn)場空間等因素，此次技術(shù)改造不考慮機械調(diào)速方式，即不用液體粘性調(diào)速裝置（CST）和調(diào)速型液力偶合器。只考慮電氣調(diào)速方式，即從變頻器裝置和電軟啟動裝置中進行比選。

3、方案比選

方案一：均采用變頻器進行調(diào)速，可實現(xiàn)軟啟動、軟停止功能，可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)帶速，實現(xiàn)節(jié)能運行。具體方案如下：

（1）井下膠帶大巷1#帶式輸送機、井下膠帶大巷2#帶式輸送機軟啟動技術(shù)改造亦采用變頻器調(diào)速方式。經(jīng)了解，目前市場上尚無符合煤礦井下使用要求的、具有MA標志的10KV防爆變頻器，為符合井下使用要求，只能選用1140V或660V井下防爆變頻器，并更換電機、減速機等。具體為：從機頭10KV高壓開關(guān)出線處加裝10/1.2/0.69KV礦用隔爆型移動變電站，其后加低壓變頻器，將原先的10KV電機、液力偶合器、減速機拆除，重新制作、澆鑄電機、減速機等基礎(chǔ)底座，更換相應電壓等級的變頻調(diào)速電機、減速機，棄用液力偶合器，實現(xiàn)變頻軟啟動。連接方式為高壓開關(guān)+移動變電站（新購，一臺）+低壓變頻器（新購，兩臺）+低壓變頻電機（新購，兩臺）+減速機（新購，兩臺）+驅(qū)動滾筒。

方案二：井下膠帶大巷1#帶式輸送機、井下膠帶大巷2#帶式輸送機采用電軟啟動器方式，可實現(xiàn)軟啟動、軟停止功能。具體方案如下：

（1）井下膠帶大巷1#帶式輸送機、井下膠帶大巷2#帶式輸送機軟啟動技術(shù)改造采用電軟啟動器方式。只需在現(xiàn)有高壓開關(guān)與電機之間加裝電軟啟動器（實現(xiàn)一拖二功能）即可，原先的電機、減速機均予以留用。連接方式為高壓開關(guān)+電軟啟動器（新購，一臺，實現(xiàn)一拖二功能）+電機（原有）+減速機（原有）+驅(qū)動滾筒。

兩種方案的優(yōu)缺點比較如表二所示：

通過兩種方案的優(yōu)缺點比較，不難發(fā)現(xiàn)，雖然方案一具有軟啟動特性好、能夠?qū)崿F(xiàn)低速驗帶、節(jié)能效果好等優(yōu)點，但也存在著投資大、改造困難、原有設(shè)備利用率低、影響生產(chǎn)時間長等重大缺陷，在目前這種煤炭市場低迷的情況下不宜采用。相反，方案二雖然存在不能低速驗帶、節(jié)能效果不明顯等缺點，但能夠留用所有的原有設(shè)備，改造難度低，能夠最大限度不影響生產(chǎn)，投資少，安全性、可靠性均能得到保證，優(yōu)點明顯。

經(jīng)過方案論證，北嶺井下膠帶大巷1#、2#膠帶機軟啟動技術(shù)改造采用電軟啟動器方式。經(jīng)比選，使用KJGR-200/6礦用隔爆兼本質(zhì)安全型高壓軟起動控制器。這是一種全數(shù)字化的智能控制器，起動方式為第二代電流PID閉環(huán)的電流斜坡控制，與笫一代的電壓斜坡相比優(yōu)點是，電機起動平滑，能有效地把起動電流降至最低限度，同時電機接近全速時不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩沖擊；因此可廣泛應用于水泵、真空泵、皮帶運輸機、風機、空氣壓縮機、大轉(zhuǎn)動慣量負載。具有軟起和直起兩種啟動模式；具有自由停機、軟停機兩種停止方式。

具體改造方案為：在現(xiàn)有高壓開關(guān)與電機之間加裝電軟啟動器（實現(xiàn)一拖二功能），原先的電機、減速機均予以留用。連接方式為高壓開關(guān)+電軟啟動器（新購，一臺，實現(xiàn)一拖二功能）+電機（原有）+減速機（原有）+驅(qū)動滾筒。

由于KJGR軟起動控制器能精確控制起動過程中的電動機電流及無級加速和可控制的減速，從而避免了在起動中的機械力沖擊；可避免皮帶過大應力和撕裂；對電動機可以最大限度降低起動電流，延長電動機使用壽命；可避免起動沖擊電流及由此造成的電網(wǎng)電壓瞬時跌落，減少對電網(wǎng)容量的需求，節(jié)約對電網(wǎng)的投資。

本軟起動控制器具有的突出特點包括：高速精確采樣的 PID電流閉環(huán)起動方式；能夠?qū)崟r監(jiān)控電機運行電流，對電機實時進行過熱過流檢測；保護靈敏、可靠，當檢測運行值超出設(shè)定的額定范圍，軟起將自行切斷電機運行電源。本次改造采用的軟啟動方式，能夠有效避免直接啟動對電機帶來的傷害，提高電機及皮帶壽命，保證設(shè)備安全、可靠運行。

五、結(jié)語

通過改造，在最大限度上保留、使用原有設(shè)備的同時，實現(xiàn)了軟啟動功能；實現(xiàn)了自動化控制；能夠?qū)崿F(xiàn)重載啟動，避免了對膠帶機的損傷；滿足了《煤礦安全規(guī)程》相關(guān)要求，消除了重大安全隱患。總之，是一次成功的技術(shù)改造。

參考文獻

[1]《山西中煤平朔北嶺煤業(yè)有限公司礦井兼并重組整合項目初步設(shè)計說明書》，煤炭工業(yè)太原設(shè)計研究院

[2]《變頻器軟啟動器及PLC實用技術(shù)手冊》，方大千等，化學工業(yè)出版社

[3]《煤礦安全規(guī)程》，煤炭工業(yè)出版社

[4]《電動機軟啟動器入門與應用實例》，劉利，中國電力出版社

作者簡介：張鳳奇（1987-），黑龍江省牡丹江市人，2011年畢業(yè)于黑龍江科技大學電氣工程及其自動化專業(yè)。

（作者單位：中煤平朔北嶺煤業(yè)有限公司）