曹 平

（同煤集團(tuán)塔山煤礦，山西 大同 037000）

引言

帶式輸送機(jī)是煤礦運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，具有運(yùn)輸量大、運(yùn)輸成本低等諸多優(yōu)勢。塔山煤礦自引入DTL140 膠帶輸送機(jī)以來，膠帶運(yùn)輸承擔(dān)著塔山煤礦的煤炭運(yùn)輸任務(wù)，其運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性直接影響正常生產(chǎn)。在實(shí)際應(yīng)用過程中不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，最典型的改進(jìn)是供電可靠性技術(shù)改進(jìn)和節(jié)電變頻技術(shù)改進(jìn)，通過兩項(xiàng)改進(jìn)進(jìn)一步提高了DTL140 膠帶輸送機(jī)的運(yùn)輸可靠性，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降本。

1 塔山煤礦概況

塔山煤礦礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)原煤1 500 萬t，原煤平均容量在1.46 t/m3，平均煤厚15.18 m，屬于緩傾斜煤層，塔山煤礦1070 西翼皮帶巷根據(jù)生產(chǎn)銜接需求，鑒于膠帶機(jī)生產(chǎn)周期，臨時(shí)布置一部帶寬1 400 mm 伸縮膠帶機(jī)用于原煤生產(chǎn)運(yùn)輸。該部膠帶機(jī)總體規(guī)劃：機(jī)長3 200 m，頭部安裝4 臺驅(qū)動，布置方式為1∶1∶1∶1，中部安裝2 臺驅(qū)動計(jì)劃，布置方式1∶1；該部膠帶機(jī)機(jī)長949.428 m，頭部安裝四臺驅(qū)動，三用一備，布置在2113 巷與5113 巷之間，驅(qū)動裝置距膠帶機(jī)頭205 m，儲帶倉安裝5 倉，最大儲帶70 m，無甩帶裝置。設(shè)計(jì)帶速V=4.5 m/s，運(yùn)輸能力Q≤3 500 t/h。

2 供電可靠性技術(shù)改進(jìn)

2.1 問題的提出

塔山煤礦應(yīng)用皮帶輸送機(jī)前期，采用的組合開關(guān)啟動模式多次出現(xiàn)供電故障，導(dǎo)致整個(gè)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)都將處于癱瘓狀態(tài)。為確保一臺組合開關(guān)發(fā)生故障時(shí)，另一臺組合開關(guān)能夠立即投入運(yùn)行，塔山煤礦工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)了皮帶機(jī)雙回路供電系統(tǒng)，并成功投入使用，其原理圖如圖1 所示[1-2]。

圖1 皮帶機(jī)雙回路供電系統(tǒng)原理圖

該供電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是組合開關(guān)一用一備，出現(xiàn)供電故障后不需進(jìn)行搶修，即可直接切換至另外一回路進(jìn)行供電，從而縮短因供電故障影響作業(yè)時(shí)間。但該系統(tǒng)存在缺點(diǎn)是在使用過程中，如果操作人員誤操作，在一回路沒有完全停電的情況下，對二回路進(jìn)行供電，極易造成控制變壓器燒毀、電機(jī)因相間短路而燒毀等事故。

2.2 改進(jìn)方案

針對以上情況，塔山煤礦工程技術(shù)人員通過加設(shè)四個(gè)繼電器實(shí)現(xiàn)對雙回路供電的安全性和可靠性的改進(jìn)，改進(jìn)為皮帶機(jī)雙回路互閉鎖啟動裝置，其工作原理如下圖2 所示[2-3]。

圖2 皮帶機(jī)雙回路互閉鎖啟動裝置工作原理

圖中：J1～J4 為繼電器，其中繼電器J1、J2 為常開，送電后閉合；J3、J4 常閉送電后斷開。一回路開關(guān)送電過程：一回路送電控制變壓器輸出36 V，繼電器吸合，J1、J2 閉合，J3、J4 斷開，設(shè)備具備啟動條件，皮帶司機(jī)按下啟動按鈕，一回路啟動。此時(shí)，二回路控制線處于斷開狀態(tài)，即使二回路開關(guān)送電，電路仍處于斷路狀態(tài)，不會給皮帶系統(tǒng)進(jìn)行供電。二回路開關(guān)送電過程的原理與一回路開關(guān)相同，皮帶相同不供電，不會導(dǎo)致控制變壓器燒毀、電機(jī)因相間短路而燒毀等事故。

2.3 改進(jìn)效果

該改進(jìn)方法應(yīng)用后兩條回路不會同時(shí)供電，不會導(dǎo)致人為誤操作而引發(fā)的控制變壓器燒毀、電機(jī)因相間短路而燒毀等事故。繼電器開關(guān)接線方式簡單，具有成本低、體積小、安全性高，常開常閉性能可靠，雙回路互閉鎖啟動裝置是通過繼電器的工作來實(shí)現(xiàn)的，可以解決兩回路同時(shí)供電不可靠的弊端。

雙回路互閉鎖啟動裝置避免了因工作人員失誤操作，給兩個(gè)回路同時(shí)送電，減少了停機(jī)時(shí)間，有效保護(hù)了電氣元件，進(jìn)一步提高了皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

3 節(jié)電變頻技術(shù)改進(jìn)

3.1 問題的提出

塔山煤礦采用的DTL140 膠帶輸送機(jī)，隨著應(yīng)用不斷深入，發(fā)現(xiàn)皮帶機(jī)存在諸多問題，主要體現(xiàn)在以下方面：輸送機(jī)膠帶易出現(xiàn)撕裂、斷帶情況。煤炭運(yùn)輸過程中，由于上料不均勻?qū)е缕芰Σ痪由掀г诔?fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，皮帶短時(shí)間內(nèi)承受巨大的張力，若輸送帶的抗拉強(qiáng)度達(dá)不到要求，會導(dǎo)致輸送帶撕裂額或者斷裂現(xiàn)象發(fā)生；皮帶啟動電流過高。DTL140 膠帶輸送機(jī)改造之前，啟動時(shí)產(chǎn)生的啟動電流是額定電流的6 倍，常常導(dǎo)致電機(jī)線圈的燒損。

3.2 改進(jìn)方案

3.2.1 膠帶輸送機(jī)變頻控制系統(tǒng)改進(jìn)方案

膠帶輸送機(jī)變頻控制系統(tǒng)改進(jìn)在保留原有控制系統(tǒng)的前提下，對控制系統(tǒng)的接觸線圈控制回路進(jìn)行全面優(yōu)化，優(yōu)化改進(jìn)后的工作回路如圖3 所示[4-5]。

圖3 膠帶輸送機(jī)工作回路示意圖

在皮帶機(jī)的機(jī)頭控制箱內(nèi)安裝4 個(gè)繼電器，分別控制皮帶機(jī)堆煤保護(hù)、跑偏保護(hù)、急停保護(hù)、停止4 項(xiàng)功能，在控制臺上安裝相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、指示燈。堆煤保護(hù)繼電器（1 號繼電器）線圈與1號指示燈連接，處于常開狀態(tài)；皮帶出現(xiàn)堆煤后常開點(diǎn)轉(zhuǎn)為閉合狀態(tài)，1 號繼電器與1 號指示燈通電，指示燈亮起。堆煤保護(hù)、跑偏保護(hù)、急停保護(hù)功能的設(shè)計(jì)和堆煤保護(hù)相同，通過控制臺上信號指示燈明確判斷停機(jī)原因。

配置2 臺計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)中安裝組態(tài)軟件，其中1 臺正常使用，另1 臺做為備用。在主機(jī)和從機(jī)上，均安裝有工業(yè)用組態(tài)軟件,具畫面均模擬井下各皮帶設(shè)備,可以在組態(tài)畫面中點(diǎn)擊皮帶電機(jī)的啟動按鈕控制皮帶的起停，并在信息欄中顯示井下各皮帶工作狀態(tài)，電機(jī)功率(電流)皮帶機(jī)速度，畫面中還模擬有各種保護(hù)的形狀，通過組態(tài)程序?qū)赂鞅Ｗo(hù)進(jìn)行監(jiān)控，一旦有保護(hù)報(bào)警，組態(tài)畫面中能顯示出報(bào)警狀態(tài)，同時(shí)程序中還設(shè)置有歷史信息存儲界面,可以查閱歷史電流、功率、故障等信息。

3.2.2 膠帶輸送機(jī)節(jié)電變頻改進(jìn)方案

1）啟動方式優(yōu)化。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，對皮帶輸送機(jī)的啟動方式進(jìn)行優(yōu)化，采用ATS48 軟啟動器。該啟動器能夠有效控制啟動條件，保障皮帶運(yùn)行工效率。在帶式輸送機(jī)啟動時(shí)，該啟動器能夠有效延緩啟動，啟動電流穩(wěn)步上升到設(shè)定值，有效避免電流過大對電機(jī)設(shè)備的沖擊；重載啟動或停機(jī)時(shí)，軟啟動器能夠有效釋放輸送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)張力，避免撕裂、斷帶情況的發(fā)生[6]。

2）變頻優(yōu)化方案。塔山煤礦采用北京華?；鶚I(yè)機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的變頻調(diào)速一體式電動機(jī)，該變頻一體驅(qū)動電機(jī)是一種普通的集成了變頻器的三相異步電機(jī)，能實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的可調(diào)可變，不同的加速時(shí)間，不同的電機(jī)轉(zhuǎn)向和多臺電機(jī)之間的轉(zhuǎn)矩控制，電機(jī)參數(shù)如表1 所示[7-8]。

表1 變頻調(diào)速一體式電動機(jī)參數(shù)

3.3 改進(jìn)效果

變頻一體電機(jī)的應(yīng)用有效解決了輸送機(jī)膠帶易出現(xiàn)撕裂、斷帶以及皮帶啟動電流過高問題。并且具備以下優(yōu)點(diǎn)：有效延長皮帶機(jī)使用壽命，加速時(shí)電流低有效降低用電單耗實(shí)現(xiàn)節(jié)能，驅(qū)動器機(jī)構(gòu)簡單、處理安裝方便并且能夠顯示皮帶機(jī)運(yùn)輸過程中的相關(guān)信息。

4 結(jié)論

通過供電可靠性改造，通過加裝繼電器方式，在低投入的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)供電可靠性能，有效避免了人為誤操作而引發(fā)的控制變壓器燒毀難題；通過膠帶輸送機(jī)節(jié)電變頻改進(jìn)，可靠地解決了輸送機(jī)膠帶易出現(xiàn)撕裂、斷帶問題以及皮帶啟動電流過高難題。兩個(gè)技術(shù)改進(jìn)的應(yīng)用，極大地提高了塔山煤礦DTL140 膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行效率和安全系數(shù)，為安全高效生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。