煤矿皮带运输机重载软起动技术的应用研究

朱磊磊 梁灿灿

摘要：随着我国社会经济的不断进步，煤矿产业也取得了快速的发展，而煤矿产业作为我国国民经济的主要支撑产业之一，其发展也面临着很大的挑战，在市场竞争越来越激烈的时期下，如何提高其经营效率，改善管理模式是最大的难题。在煤矿生产中，涉及到各种各样的接卸设备，而其中运输机是最常见的，它为煤矿生产提供了保障。运输机的种类有很多，而其中皮带运输机是较常用的。本文对煤矿皮带运输机重载软启动技术进行了研究，并通过实例，介绍了其应用的效果。

关键词：煤矿皮带运输机；重载软起动技术；研究及应用

引言

传统煤矿运输机的异步电机在重载起动期间会产生较大电流，远远高出额定电流，这便使得异步电机起动期间存在多种缺陷问题。比如会产生较大的冲击电流，且在电网容量较小时，电压还会出现下降趋势。而若出现缺压问题时，电机很可能出现燃烧事故。由此看出，为了避免重载起动期间对其他机械设备产生冲击，应使用重载软起动技术，以提高皮带运输机的使用年限。

一、煤矿皮带运输机的重载起动现状

传统煤矿运输机中的异步电机在重载启动的过程中出现了各种较差的性质。在起动中的电流很大，比额定电流高出很多，这就给异步电机的起动造成了很大的问题，在起动过程中伴随着很多缺陷，例如，会产生很高的冲击电流，有时候如果电网的容量较小的话，会导致电压下降。如果出现了缺压或者是缺相的现象，则很可能会导致电机的燃烧，从而带来一系列的安全事故等等。目前，煤矿运输中的皮带运输机在重载起动中存在着的这些问题，不仅不利于煤矿生产的效率，也容易导致安全事故的发生，给整个煤矿生产和社会财产造成了较大的损失，因此，为了有效控制这些现象，减少煤矿皮带运输机在重载起动的过程中对各种设备造成的巨大冲击，提高皮带运输机的使用年限，并减少各种故障的出现，可以采用重载软起动的措施来进行控制和解决。

二、皮带运输机重载软起动条件

煤矿皮带运输机重载软起动需要具备一定条件，首先是确定合适的皮带长度，皮带越长，整个运输机系统转动期间产生的惯量也越大，电机需要克服惯量产生的加速力矩也就越大。对此，应结合实际运输量选择合适的皮带长度。其次是确定合理的容量，皮带运输机正常起动需要较大容量，但容量过大会增大初始力矩，起动期间会对其他设备产生较大的冲击力。最后在皮带运输机起动期间，前部分皮带受力大于后部分皮带，皮带很容易因受损问题产生较大的冲击力。这主要因为电动机起动时需要静力矩平衡负载，也需要动力距产生加速度，但加速度的增加会产生更大的冲击电流，从而对整个系统造成更大的冲击。由此看出，皮带运输机重载软起动正常进行的前提便是有效降低设备运行期间产生的起动加速度。

三、某煤矿多台变频器结合的主从控制重载软启动技术

（一）皮带运输机重载软启动技术的研究

某煤矿中的主井的皮带机系统，通过变频技术的应用，采用了三台变频机联合驱动，以及双滚筒的运行模式。针对该模式，我们对该系统的设计进行了研究。在设计高压开关柜的时候，采用的进线方式是一备一用的双线模式，并将进线的电压等级设定为十千伏。调节速度的系统使用ABB公司生产的ACS80-04系列的3台变频器，使用这三台变频器来拖动三台不同的电机。煤矿主井中的皮带机自动化控制系统是采用Siemans公司生产的S7-300系列的可编程序的控制器，这种控制器和三台变频器之间的连接是通过模块CPU315-2PN/DP中MPI/DP端来实现的，同时，控制器和触摸屏TP170A组成ProfibusDP网络之间的通讯也是通过这个端口来实现的，连接和通讯之后，控制器能对三台变频器的运行加以控制，并可以获取运行过程中的数据，以便对整个系统的运行情况进行监控。三台电机通过两个滚筒来拖动运输机的皮带，同时运行，第一和第二台电机之间的连接是刚性连接，第一和第三台电机之间的连接是柔性的连接，在全速运行的阶段，应该保证共同拖动一条皮带运行，电机A、B之间属于刚性连接，电机A、C之间属于柔性连接。在皮带机全速段运行过程中，应保证电机的转速以及转矩等都相同，才能使它们的功率保持平衡。因此，需要用多台的变频器来进行控制。在控制的过程中，为每一台变频器配置一块RDCO板，这样变频器之间就能够通过光纤来进行通讯。主机通过光纤向从机发送一个16位的控制字和一个16位的转速或转矩给定值，实现对从机的控制。自动化控制系统采用S7-300可编程序控制器对变频器进行控制PLC只向BP1主机发送信号，BP1主机再通过主从通讯链路（光纤通讯）对BP2、BP3从机进行控制；同时，主从机的过程数据反馈至PLC系统中，并在触摸屏TP170A中进行显示，以实现变频器数据的监视。

（二）皮带运输机重载软启动技术的应用

上述的多台变频器同时控制的方式实现了煤矿皮带运输机的重载软启动。因为隔爆变频器中，其控制起动和停止的时间是可以通过人为来进行设定的，并且可以对起动时产生的加速度以及停止所需的减速度进行控制，因此能够实现重载软启动，并且大大降低了在起动和停止的瞬间对整个机械设备的冲击力度。同时还减少了皮带在运行过程的张力，提高了使用的寿命，有利于节省煤矿生产中的各种投入。另外，速度较低的输出大转矩使得皮带运输机能够平稳地实现重载起动，这是因为煤矿生产的过程中有时候需要先停机再起动，而这种启动需要通过人工方式来减少皮带运输机上面的负载才能实现，这不仅耗费了人力物力，也不利于生产效率的提高，而采用新技术之后，变频器通过无速度的传感器矢量控制的方式实现自动转矩补偿，从而大大提高了生产效率，降低了生产成本和劳动力。

结语

随着煤矿开采量需求的不断增大，皮带运输机需要在重载情况下起动。皮带运输机重载软起动技术的应用，可以提供灵活的起动方式，具备优异的起动性能，可降低对元件的冲击力度，延长设备的使用壽命，提高电动机设备的运转功率，运行可靠且维修便捷，实现节能运行。

参考文献：

[1]张伟.煤矿皮带运输机电机软启动器的应用浅析[J].机电信息，2013（7）：54-55

[2]胡长水.刍议皮带运输机在煤矿使用中的常见故障与处理方法[J].科技与企业，2013（1）：44-45

[3]何兴霖，姜波，何永续.高产高效本质安全型现代化矿井皮带运煤系统配置的重要性[J].内蒙古煤炭经济，2017（14）：88-89

[4]李剑峰.煤矿设备交流电动机软启动技术研究应用[J].变频器世界，2017（11）：97-101