西曲矿主井皮带电控系统改造

阴丽娟

(山西西山煤电股份公司西曲矿，山西 古交 030200)

山西西山煤电股份公司西曲矿主井皮带担负着全矿原煤运输任务，主要设备建矿投产运行以来，未进行过更新改造，整机设备、部件严重老化。主要设备均为煤安非防爆标志设备，供电高开柜仍使用GL型动圈式反时限过流继电器，皮带保护装置不齐全，存在诸多安全隐患问题。一旦皮带机不能正常工作，将造成全矿停产。因此，该矿对电控系统及驱动装置进行了技术升级改造。

1 原系统概况

1)主井皮带型号为 TD－75，从井口至井下502．5 m，输送能力1 000 t/h，输送块度0～400 mm，运输角度8°，带速2．5 m/s，带宽1 200 mm，配备3 台6 kV高压电动机，整套系统工作由3台220 kW/6 kV高压绕线式异步电动机并联拖动。其中，1#、2#两台电机同轴拖动1#卸载滚筒，3#电机单独拖动3#驱动滚筒。

2)高压供电由GG－1A型高开柜直接供给3台JR136－4型电动机，为绕线式异步电动机的转子中串入频敏电阻直接起动方式。起动时驱动装置的电机电流、机械冲击、机械噪音大，节能效果较差。

3)电动机经多次修复后，损坏较频繁，1#、2#驱动装置运行时振动严重，电机运行温度高，减速器漏油，联轴器尼龙柱销剪切损坏频繁。调速系统在解决3台电机同步，以及出力不均的问题时能力明显不足。机械磨损和老化问题日趋严重，性能逐年降低，故障率增加，设备维修难度大;电动机效率低，损耗大。整个系统效率低，无软启动装置，运行稳定性差。

4)皮带保护装置不齐全，沿线无拉线急停、语音通话闭锁、胶带防撕裂及钢丝绳在线监测等保护装置。无远程视频监测功能，不能实时监测设备运转状况。

2 技术改造方案

2．1 皮带机的工作原理和特点

皮带机通过驱动轮鼓，靠摩擦牵引皮带运动，皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动。皮带是弹性储能材料，在皮带机停止和运行时都储存有大量势能，这就决定了皮带机的启动时应该采用软启动的方式。采用液力耦合器实现皮带机的软启动时，调整液力耦合器的机械效率为零，使电机空载启动。虽然采用了转子串接电阻改善启动转矩和降压空载启动等方法，但电机的启动电流仍然很大，不仅会引起电网电压的剧烈波动，还会造成电机内部机械冲击和发热等现象。同时采用液力耦合器软起动皮带时，由于启动时间短、加载力大容易引起皮带断裂和老化，要求皮带的强度高。加之液力耦合器长时间工作会引起其内部油温升高、金属部件磨损、泄漏及效率波动等情况发生，不仅会加大维护难度和成本、污染环境，还会使多机驱动同一皮带时难以解决功率平均和同步问题。

2．2 PLC电控、变频调速系统特性

具有大的I/O容量，当控制要求发生变化时，只需改变程序即可。因此，能灵活方便地进行系统配置，组成不同规模、不同功能的控制系统，适应能力非常强，既可控制一台单机，又可控制一条生产线;既可现场控制，又可远距离控制。可以很方便地进行程序修改来适应现场设备运行的要求。

2．3 系统与装置的改造

针对上述情况，原有的驱动及控制已经不能满足矿井安全生产的需要，必须立即进行改造。

2．3．1 电控系统的改造

在主井皮带机头西侧场地新建配电室及控制室，开设电缆沟至选煤厂101#皮带机尾室。更新高、低压开关柜并加装直流操作电源，增设低压所用变压器，采用新型PLC电控、变频调速系统。重新布置双回路高压电缆，对配电室、控制室内进行规范布线，并开设新电控系统保护接地网。

2．3．2 驱动装置的改造

原有并联拖动方式不变，仍为1#、2#两台电机同轴拖动1#卸载滚筒，3#电机单独驱动3#驱动滚筒。更新3套驱动装置：防爆电机、减速器(带逆止器)、制动器，并将原减速器输入、输出轴端尼龙柱销式联轴器改为蛇形弹簧联轴器工艺。减速器、电机底座均利用原位置联接螺栓，加工制作3套新电机、减速器配套底座并重新安装固定。

2．3．3 在线监测监控装置的改造

增设远程视频监测系统，在配电室、机头卸载滚筒、3套驱动装置、机尾3台给煤机溜煤口、选煤厂101#皮带机尾等9处安装防爆摄像头，视频采集输出至控制室显示器，可实时监测设备运转状况。加装电机绕组温度、前后轴承温度及垂直、水平振动传感器;加装减速器润滑油温度、前后轴承温度及垂直、水平振动传感器、瓦斯监控装置，实现对驱动装置运行工况数据的实时监控。并可同时实现在上位机实时监控电机电流、功率、电压、井巷瓦斯浓度及各皮带保护装置运行状态，达到实时报警、停机功能。

2．3．4 皮带保护装置的改造

更新皮带堆煤、防跑偏、超温洒水、烟雾报警装置，增设防撕裂、张力下降、温度保护、皮带打滑等保护装置，并加装皮带钢丝绳芯探伤扫描仪，对整机安全保护装置进行补充完善。

2．3．5 供电、监测监控线缆更新

将高压供电电缆及皮带保护、监测监控线缆更新为有煤安标志的矿用阻燃电缆。

3 效果

经过改造后，主井皮带将原来GG－1A－96和HGQI－50/62－G1无保护的高开柜改为KYN12手车式、带综智保护的高压开关柜，将原串频敏电阻起动改为PLC控制变频调速运行。改造为PLC控制变频调速后，可根据皮带荷载同步无极调速，改变了以前电机工频恒速运行的模式，节约了能源;高压变频器的使用实现了皮带机能量回馈功能，使皮带启动更加平稳，有效提高了设备的使用寿命，降低了皮带机的能耗;同时增加了温度在线监控装置以及部分皮带保护装置，实现了对皮带运行状况的智能化实时监控，提高了皮带运行的可靠性，既保证了安全供电又达到了节能降耗。

［1］ 张晋胜．可编程序控制器在矿井中的应用前景［J］．煤矿机电，1996(6)：2－3．

［2］ 田玉丽，张会娜，曹留柱．平煤天安股份六矿主斜井电控系统改造［J］．机电产品开发与创新，2009(5)：73．