变频电控系统在煤矿皮带输送机上的应用分析

2018-03-16侯晓光

机械管理开发 2018年2期

侯晓光

（大同煤矿集团公司机电管理处电气科，山西　大同　037003）

1　既有皮带机的控制方式

目前厂矿企业多使用宽度为1 000mm的皮带，拖动系统为：使用型号为DXⅢ的皮带机，设计电压为660 V，功率为750 kW。皮带的运行速度为2.5 m/s，皮带设计输送能力为700 t/h。系统利用液力偶合器和行星减速机相互配合驱动主副滚筒，再利用皮带和滚筒之间的摩擦力保证皮带正常运行。使用此种皮带机初期投入不高，但维护费用较大，液力耦合器维护不当会出现漏油的情况，极大增加了安全隐患。

皮带机的动力来源主要靠电机转动，高压异步电机经过减速机减速后带动滚筒转动，皮带紧紧的围绕着滚筒，并通过皮带与其产生的摩擦力来确保皮带顺利前进，为保证皮带的贴紧度，还要增加配重装置。一般煤矿的主井多使用两条皮带机交替运行，动力源使用两台参数与型号相同的高压电机，通过调度根据负荷情况协调运行，保证生产的稳定。在运行过程中，维护的工作量很大，由于皮带普遍较长，受到启动过程中应力拉伸和负荷影响，皮带的磨损很大，会出现皮带断裂和电机烧损的情况[1]。

2　煤矿皮带机电控系统的改造

改变原有的控制方式为变频电控方式，增加高性能矢量变频器控制电动机，并增加安全保护装置。通过这些装置的共同配合完成对皮带系统的控制和保护。

2.1　改造后控制系统的组成

皮带系统改造后比原来更加智能，改变原有的现场控制方式为远程控制，更加智能化。首先要选择合适的地点设置控制室，在控制室内安装控制皮带机控制系统：包括由主控台、电源柜、制动柜、变频柜

图1　变频控制示意图

2.2　改造后控制系统的特点

1）电机启动使用变频器控制，在低频时启动电动机，满足皮带机的调速和平稳启动的需求，减少对设备的机械冲击；并可以根据负荷情况任意设定电机的运行转数达到节能的要求。

2）主控系统能够对皮带机运行速度进行监测，当输送机的运行速度零速可自动控制制动系统动作，可以避免皮带机出现溜车现象造成电机倒转而造成的变频器过流现象。

3）操作智能化。改造后的系统增加了全面的故障监测和报警及保护功能。包括系统过流、短路保护、过热保护等，系统操作更加智能

4）为检修提供便利。增加变频器后，系统调节更加方便，当皮带机运行稳定时可降低带速后进行处理，能够满足连续生产的要求。

3　改造效果

3.1　节约电能

改造后的输送皮带使用变频器控制，频器输出频率设为39～40Hz，可以根据系统的负荷控制运行和启动速度，降低运行电压和电流，避免皮带的空转现象，减小了电能的消耗。据统计，变频技术的使用能够节约10%～15%电能。

3.2　节省维修费用

改造后将原有的直接启动改为软启动，能够调速，起动过程减小了对电网、电机和传动机械设备的冲击，减少了对机械设备的磨损，能够提高设备的使用寿命，大大延长设备的维修周期，减少停产检修次数。软启动也减少真空接触器、开关等控制设备的更换频率，这都大大降低了维修费用。

3.3　降低设备的维护量

变频器是一种电子器件的集成原件，利用电子原件的寿命替代机械寿命，提高设备的使用时间，大大降低设备维护量。

软启动减少了起动过程中对机械零件的冲击，减少了机械零件的检修量。日常生产不必配备过多的专业维修人员，只需要配备少量的运行人员即可，有效地降低了人员成本。

4　变频调速皮带机中的具体应用

相对于以往的控制方式而言，变频器对于皮带机的控制具有很大的优势：不但可以对电动机的速度进行有效的控制，进而实现较大范围的连续高效的速度控制，甚至可以完成对电动机正反转的控制以及电机的电气制动[3]。

在煤矿中，皮带机是重要的流程中枢，如果皮带机出现故障会导致系统停产，造成严重的经济损失。经过设计改造和实践可知，使用高压变频器控制皮带机有多种优势：具有多种自我保护功能，过热、过负荷、过电流、接地故障即发生跳闸，并有过负荷预警；谐波输入不高于4%；侧功率输入因小于95%；当电机出现满负荷运行时，变频调速功率小于96%；可以单独对电机进行控制；体积小容易搬运、对系统无冲击、启动平稳；可以根据负荷情况调整皮带机速度，达到节能的目的；满足智能化操作；在低速时完成皮带启动；减少系统的磨损；能够对多台电机进行同步同轴软启动以及软停止功能；具备防护性、可靠性与稳定性的特征[4]。