变频起动器在煤矿井下皮带运输机的应用

安有法

（山西霍尔辛赫煤业有限责任公司，山西 长治 046000）

引言

煤炭作为基础性能源，随着社会工业化程度的不断提高，对煤炭的需求量也呈日益上升的趋势［1］。我国一直致力于加强煤炭开采的机械化程度。以满足社会发展的需要，以及实现国民经济的持续增长。而在煤矿的生产过程中井下的煤炭运输工作是其重要的组成部分，因此，在煤矿的生产过程中，皮带运输机是非常重要的生产设备。

在煤矿井下的生产过程中，由于皮带运输机功率的增加，普通的皮带起动器在工作的过程中，常常会出现：重载难起动、起动电流大、起动速度不平稳、起动时间不可调，以及起动对电网、电机、减速机的冲击增大等，从而影响到皮带运输机的正常运行。因此，通常采用1～3台电机同时对皮带运输机进行驱动控制。但设备数量的增加，也导致了电气控制系统操作难度的增加，以及提高了对设备维护、检修等工作的复杂性。而将变频起动器应用于煤矿井下皮带运输机中，则能有效的解决当前存在的问题［2］。

1 皮带运输机中应用变频起动器

1）变频起动器的基本参数（见表1）。

表1 变频起动器的基本参数

2）变频起动器的结构。变频起动器的组成包括接触器组件箱体以及变频器组件箱体，根据煤矿井下皮带传输机的实际情况，可变化开关组合成2组至6组，启动1台电动机，或者3台电动机。在变频起动器变频器组件的箱体侧门板上，装有调试操作键盘可对加速时间进行调整，以及液晶显示器可对变频器的输出电压、输出电流、温度、频率等进行实时监控。另外，在变频起动器中也设置了一定的保护装置，对变频起动器的断相故障、过载、接触器粘连、短路故障、漏电闭锁、欠压和过压等进行监测和保护。

3）变频起动器的控制原理。变频起动器通过变压变频调速系统（简称VVVF系统），即转差功率不变型的调速系统，由6组大功率IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、三相整流模块、交流接触器、电容器箱、换向隔离开关、输入电抗器、输出电抗和变频控制器等组成，对起动异步电动机、起动器进行变频控制。该系统的结构较为简单，控制核心的混合数字控制系统由16位单片机与DSP（数字信号处理器）组成，运行更加高效和精确，并且安全可靠。主要的特点包括：软起动；噪音低；输出转矩高；可自动节能运行等。当电机起动时，通过接入变频电源从0逐渐上升至50Hz，对电流进行调频起动，使电流从0升至电机额定电流的1.5倍后，再降低到工作电流，因此启动电流非常小。电机转数也上升至额定转数。也可预先设定电机起动时间（范围在30～60s）。

4）变频起动器的作用。BPJ型矿用隔爆兼本质安全型变频软起动器，由上海申地自动化科技有限公司生产，集数字式变频调速装置技术与真空磁力起动器于一体，采用了无速度传感器的矢量控制，能够有效的适用于额定电压1 140V以及交流50 Hz的异步电动机重负荷软起动。并且可根据现场的不同情况，对变频起动器进行调整，实现煤矿井下皮带运输机的软启动、软停止。该变频起动器采用了德国EUPEC公司的IGBT功率器件，并组成逆变器生成三相对称交流电压，使得整个变频起动器系统的运行电流较小、起动速度更加平稳，通过调节其起动时间，使得其起动性能更为可靠，对电网的冲击也更小［3］。将其应用于皮带运输机中，能够有效的保证皮带运输机的稳定性，并提升皮带运输机的工作效率，最终为煤矿井下生产增量提供支持，并促进社会工业化的进程。

5）变频起动器的运行方式。变频起动器的运行方式可分为：如图1所示的开关接线，称之为输出单回路运行；如图2所示的开关接线，称之为输出双回路运行，主要应用于综采工作面的顺槽皮带运输机以及刮板运输机等；如图3所示的开关接线，称之为输出三回路运行。其重点应用于采用了3个电机的大巷皮带运输机。

图1 单机控制接线图

图2 双机控制接线图

图3 三机控制接线图

2 皮带运输机中应用变频起动器的优势

由于变频起动器节省空间、操作简单、结构紧凑、保护完善等特点，将其应用于煤矿井下皮带运输机中，可实现远程控制，因此无需配置相应的综保电源、继电器箱，以及操作台等设备。并且，变频起动器也能够根据煤矿井下皮带运输机的具体工况，调整其点击的数量以及开关组合的方式，同时输出1～3个回路，进而直接将煤矿井下皮带运输机的1～3台驱动电机同时软起动。并且，驱动电机也可直接运行各自的减速器，较少了耦合器等相关设备，增加变频起动器的系统空间，以保证皮带运输机的运行平稳、快捷。极有效的减少了保养、维护、检修等工作的负担。在变频起动器中新增的水箱循环冷却系统，也使减速器和电机的散热性能更好，保证了变频起动器系统的稳定运行［4］。

通过将变频起动器应用于煤矿井下皮带运输机中，使得的起动时间灵活可调，起动速度也更加平稳，并降低其电流对电机、电网、减速机、负载机械等的冲击，以此而减少皮带运输机的负载，解决其在重载时的启动问题，并延长皮带运输机中电机、减速机的使用寿命，减少皮带输送机的维修、保养等工作量。进而节省了维修配件的开支以及劳动力成本，并且降低了煤矿井下皮带运输机的安全隐患。全面的提升了皮带运输机的运输能力，进而实现煤矿煤炭产量的增值，实现经济增益。

3 结语

近些年，随着煤矿井的大型化发展，在煤矿的生产过程中，对于机电设备的总容量和单机容量都得到了极大的提升。因此，也相应的加大了皮带运输机的功率，为皮带运输机增加了更多的安全隐患，甚至直接的影响到皮带运输机的运行状况，以及煤矿井下煤炭的生产产量。

变频起动器集数字式变频调速装置技术与真空磁力起动器于一体，采用了无速度传感器的矢量控制，并且可根据现场的不同情况，对变频起动器进行调整。将变频起动器应用于煤矿井下皮带运输系统中，能够有效的实现皮带运输机的变频调速控制，以提高皮带运输机的自动化生产的程度，并有效的降低皮带运输系统的能耗。进而提升煤矿开采、生产的经济效益，为社会工业化以及国民经济的持续发展提供保障与支持。

［1］ 郑艳波.浅析井下皮带运输机运行状况［J］.中小企业管理与科技，2011，（25）：199－200.

［2］ 皮玉.基于离散变频理论的感应电动机软起动器的研究［D］.长沙：湖南大学，2009.

［3］ 朱腾选.皮带运输机常见故障及分析［J］.煤炭技术，2009，28（2）：28－29.

［4］ 孙伟亮，马福舟.浅析西门子高压变频器的特点及在大型无刷励磁同步电机起动上的应用［C］.／／2005年全国冶金供用电专业会议论文集.2005：325－326，346.