综采工作面刮板输送机高压变频器的改造及应用

吕 斌

（西山煤电集团有限公司矿业管理有限公司， 山西 太原 030053）

引言

随着煤矿综采机械化水平的不断提高，综采工作面刮板输送机的装机功率和输送能力大幅提升，尤其是交流异步电动机变频调速技术在刮板输送机上的应用，实现了刮板输送机的重载软启动，具有启动电流小、启停平稳、启动转矩和输送量大的优点，有效避免了传统的液力耦合器系统启动电流大、启停不平稳、功率小，特别是重载启动过程中易烧毁电机，易导致煤矿供电系统发生越级跳闸的现象。因此，对综采工作面的传统刮板输送机进行高压变频器技术改造非常重要，可有效提高矿井的运输效率。

1 问题的提出

西曲矿位于古交市北0.5 km处，井田南北长6.5 km，东西宽6 km，面积为40.69 km2，矿井设计年生产能力340万t。12313综采工作面位于西曲矿二采区，主要开采太原组7号、8号煤层，煤层厚度3.5～5.6 m，工作面长度1 352 m，倾斜长度 369 m，煤层倾角5°～16°，输送量1 000 t/h，采煤方法为长壁后退式综采工艺。刮板输送机作为该工作面的主要输送设备，采用型号为SGZ 764/630型中双链刮板输送机，配套使用两台型号为YBSD3154/8Y电机功率2×315 kW，主要技术参数为减速机型号JS315，电机转速 1 484 r/min，联轴器型号 20S16，中部槽铸焊封底式1 500 mm×722 mm×318 mm，采用哑铃连接方式，刮板链为中双链。

该刮板输送机重载启动困难、冲击大、易烧毁电机，导致矿井供电系统越级跳闸，影响矿井的安全生产。为解决以上问题，对刮板输送机驱动进行变频装置改造，采用BPJ-500/1140型矿用隔爆兼本质安全型交流变频器进行技改，在实际使用中取得良好效果，有效提升综采工作面的运输效率。

2 技术改造方案

1）采用两台BPJ-500/1140型矿用隔爆兼本质安全型交流变频器拖动400 kW电动机，有效解决了电机启动过程中冲击大、断链停机、后期维护困难的缺点，并具有欠压、过载、漏电、接地和短路等保护功能。驱动系统上完全替代液力耦合器，采用直接对轮连接，简化机械系统，提高设备的机械效率和可靠性，同时实现了变频无级调速，达到了节能降耗目标[1]。

2）刮板输送机采用直接转矩控制，提高控制精度和响应速度，实现全程机头机尾动态功率平衡；控制箱具有软件转矩波动检测功能，实现刮板输送机断链自动停机保护和反转运行的逻辑控制功能；变频器采用交-直-交结构，减少系统电网无功损耗，提高供电效率[2]。

3）BPJ-500/1140型变频器冷却使用开放式水冷板循环冷却系统如图1所示，具有散热快和水电联锁功能。

图1 BPJ-500/1140型变频器冷却系统结构图

3 效果分析

1）对刮板输送机驱动系统的变频技改实现电机的负载均衡控制，刮板输送机链条的预张紧功能，可有效预防卡链和输送机帮槽的磨损，提高设备的使用寿命。输送机端头和端尾的电机运行协调，可降低对链条的受力冲击损伤[3]。

2）具有启动转矩大、启停平稳等特点。对刮板输送机进行变频技术改造实现了交流异步电机在负载情况下的平稳启动、调速、停车等功能，降低了对设备和电网的冲击，提高了设备的使用寿命；同时在重载情况下多部变频器驱动可达到动态功率平衡[4]。

3）针对12313综采工作面刮板输送机进行变频器技术改造，实际使用过程中取得良好的设备自动调速和能耗节约效果。根据实际使用情况统计，12313综采工作面刮板输送机技改前月平均消耗电量为213 596 kWh。改造后，12313综采工作面刮板输送机月平均消耗电量为102 365 kWh，节约达52%。每月节约电量111 231 kWh，按照每度电0.65元/kWh计算，每月可节约电费72万元。

4）变频装置具有的DTC转矩控制功能，可提高启动转矩实现重载启动。根据链条破断力设置最大转矩保护值，降低断链故障的发生概率，实现断链自动停车保护功能，可提升设备的安全运行效率。同时系统的故障自动诊断功能，可降低运行故障的发生概率，远程控制系统还可将设备运行参数实时传输到调度监控的上位机，提升矿井机械设备的一体化管理水平。

4 结论

通过采用直接转矩控制，BPJ-500/1140型矿用隔爆兼本质安全型交流变频器在西曲矿12313综采工作面刮板输送机的改造应用，满足了刮板输送机重载情况下的启动转矩需求，减少了断链故障的发生，提高了控制器的响应速度和控制精度，达到了全程机头机尾动态功率平衡，实现了刮板输送机的断链自动停机保护功能，并可灵活控制刮板输送机正反转及脱并机控制。变频器采用的交-直-交结构，降低了矿井供电系统的无功损耗。刮板输送机启动时冲击小，减少了机械冲击和动张力，提高了设备的使用寿命，对提升矿井的运输效率具有重要意义。