大功率多电机中间驱动带式输送机在煤矿主斜井的运用

贾清华

1 带式输送机布置形式的选择

大同煤矿集团公司同忻矿主斜井倾角为5.13°～3.08°～4.4°，提升高度为365 m，长度为4 601 m。针对主斜井的分布特点，本带式输送机可采用两种设计方案：①2 部带式输送机搭接；②1 部带式输送机。

采用第1 种方案存在以下优点：输送距离短，要求的技术指标降低，带式输送机设计难度低。缺点：采用2 部搭接时，搭接硐室较为庞大，硐室开拓及支护较为困难；带载停机时，由于2 部输送机停车时间不同，易造成转载点堵煤，系统复杂，造成输送机管理难度大，输送带寿命降低，总投资增大。

采用第2 种方案具有以下优点：简化运输系统，减少中转站；对1 部输送带进行监测和管理较为方便，不存在2 部输送机的协调管理问题，易于统一管理；不存在由于中间转载所带来的堵煤、漏煤等诸多问题；降低运输成本，节省设备，减少基建费用和供电系统，输送带整体投资相对较小。缺点：由于输送带本身的粘弹性特性，再加上长距离运输，其运行时表现出的动态响应问题更为突出，容易出现输送带抖动（严重时甚至跳带）、涌带、断带事故；由于系统庞大，需要的驱动力很大，对驱动方式提出很高的要求。如采用1 部输送机布置，头部集中四驱动，输送机的单边最大张力达到2 100 kN，输送机的带强达到ST8000；驱动单元也较为庞大，达到4×2 800 kW，造成输送机的投资大幅度增加。如采用转载式中间驱动布置形式，既可以降低带强，又能解决转载点堵煤，方便输送机的管理。

综合考量以上2 个方案的优缺点，最终决定使用第2 种设计方案，即1 部输送带采用机头加中间共同驱动的驱动方式。

2 带式输送机的主要技术参数

为该主斜井研制的DTL180 大运量高带速强力带式输送机可以满足年产量为1 000 万t 以上的特大型矿井主提升的要求。其中DTL180/250/6×1800 型强力带式输送机是目前国内第1 台驱动总功率达到10 800 kW、带速5 m/s 的煤矿主斜井强力带式输送机，其主要技术参数如下：

3 带式输送机驱动方式的选择

要实现中间驱动，驱动装置的同步性和功率平衡是关键。目前能满足大功率驱动要求的软启动装置有3 种：CST 系统、阀控调速型液力耦合器及变频器。3 种软启动装置性能比较见表1。

表1 大功率软启动装置性能对比

从表1 中可明显看出变频装置具有很大优势，应当为首选方案。但是，在煤矿有特殊的防爆和煤安要求，前2 种能满足防爆要求，后1 种不防爆。也就是说，6 000 V 以上的高电压、大功率变频器还没有取得防爆和煤安合格证，即使取得，为其配套硐室、供电、供水等，也带来维护不便。因此，实施2 300 m长距离大功率多电机中间驱动高压变频调速方式。

4 带式输送机变频器容量的配置

4.1 容量选择

驱动电机的总功率为10 800 kW，考虑到过载能力余量，选用6 台2 250 kW 罗宾康完美无谐波系列高压变频器，而且变频器的的功率单元的电流值选为260 A，持续负载可达2 250 kW。另外加1 台备用变频器（任何一台变频器出现问题时它都可以替代），完全满足要求，变频器型号为PH-10-6-2250，输出电压范围为0 V～6 600 V。

4.2 6机驱动10800kW 系统组成

皮带头部3 个驱动：

3×1 800 kW 变频器+（国产防爆电机）电机，配1 套主PLC 控制器，变频器+干式变压器。

皮带中部3 个驱动：

3×1 800 kW 变频器+（国产防爆电机）电机+变压器，配1 套西门子ET200S 防爆型PLC 控制器，变频器+干式变压器。

主PLC 控制器（内置西门子研发的皮带控制软件）保证6 台电机同步、功率平衡、皮带平稳启停。

变频器输出6.6 kV，输出波形近似正弦波，由DV/DT 引起的电压降可以忽略不计。电机与变频器距离2 200 m，电机额定电压6 kV。系统配置留有足够的余度，总的电压降约为3%，不影响电机的额定输出。

变频器及PLC 柜均安装在井口地面配电室，皮带头部驱动系统与皮带中部驱动系统之间通讯通过PROFIBUS 现场总线实现。

考虑到电机与变频器距离较远，电机编码器信号及轴承和定子测温信号传输的可靠性，在电机附近设置PLC 从站，采用西门子ET200S 防爆型PLC，用光纤将电机控制信号接入后通过PROFIBUS 现场总线传输至地面主PLC 站。

4.3 多电机驱动的实现

对于同忻矿主斜井长距离带式输送机，各驱动点的带速同步是多点驱动的关键技术之一。输送带是一具有粘弹特性的粘弹性体，动张力在输送带中的传递需要一定的时间，各质点才能依次开始运动。在长距离输送机中，这一段时间如果不够长，就会丧失输送带与传动滚筒保持正常传动所需的摩擦力，造成输送带在传动滚筒上打滑而不能正常启动；反之若时间过长，带式输送机的下胶带将承受非常大的张紧力，而对胶带的使用寿命造成影响。

此带式输送机先同时启动机头3 台变频器，通过PROFIBUS-DP 总线监测安装在输送机头部的张力传感器（见第23 页图1）的变化，当张力传感器发生变化（±5%）时，启动中间3 台变频器，这样就解决了有中间驱动长距离带式输送机所面临的难题。

5 带式输送机的运行效果

同忻矿主斜井带式输送机于2009 年10 月投入运行，2010 全年提升原煤1 006 万t，最高月产量110万t，最高日产量6 万t，瞬时最高运量达到6 000 t/h，实现了年产量1 000 万t 的目标。

图1 张力传感器安装

通过1 a 多现场使用证明，启动平稳，无涌带、压带现象，胶带在线监测结果表明没有疲劳损伤，也没有发生安全事故。电机及整机工况良好，开机率达到80%；变频器各项指标检测正常，输入功率因数均在0.95 以上；未检测到干扰谐波，电机温升正常；整机可靠性高，满足了生产的需要。

[1]郭永存.多电机传动带式输送机功率配比的研究[J].煤炭科学技术，2003，31（1）：46.