一矿主运输系统软启动方式研究与应用

张运红 仝大江

（平煤股份一矿 ，河南 平顶山 467000）

变频技术具有良好的节能效果和平缓的机械调节功能，为企业创造良好经济效益，有效降低能耗，因此在煤矿得到了越来越广泛的应用。可以广泛应用于煤矿井下采煤机的牵引电机、提升机、绞车、井下用通风机、水泵及带式输送机电机的调速等。

一、改造原因：

一矿主运输系统胶带运输机原设计运距L=1215米，运量Q=1000吨/小时，带速V=2.5米/秒 ，主电机N=3×250KW（1140/660V）,采用液力推杆制动器制动，驱动单元采用电机+调速型液力偶合器+减速机的软启动方式。该部带式输送机投入运行至今已有二十多年，现电控已严重老化落后，影响煤矿的高效安全生产。突出表现在以下几方面：1、调速液力偶合器常出现漏油、振动、双机传动力矩不平衡损坏现象，同时造成减速机、电机故障，满载停机起动困难等事故，影响生产，检修维护量大，备品配件、油脂材料消耗大。2、资源浪费，冷却方式极其落后，需防尘水不间断供给，白白流失造成浪费，否则不能开机，影响生产，不能满足一矿高效、高产需要。调速液力偶合器使用多年故障较多，经常更换检修，6个月换一次油，还需要备用偶合器。检修、配件、油及冷却水等消耗大。3、电控装置老化性能落后，保护装置不稳定，容易出现故障。现有操作台及继电控制器性能落后，控制复杂，多出冷却水、偶合器及油泵、勺杆等控制环节，与自动化系统联接多出一套PLC控制环节，为实现皮带系统的自动化集控，电控系统需要优化升级。4、无法实现功率平衡影响机械部分的使用寿命。5、重载情况下不能正常起车，影响生产。

二、目的

综合以上各种原因，通过比较各类软起动方式，考虑自动化控制、起动性能、维护保养、节能降耗等因素，高强皮带电机在全压启动时，由于电机的启动力矩需要从电网吸收7倍的电机额定电流，而大的启动电流即浪费电力，对电网的电压波动损害也很大，增加了线损和变损。过大的起动转矩产生机械冲击，对被带动的设备造成大的冲击力，缩短使用寿命，影响精确度。如使连轴器损坏、皮带撕裂等。造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，加速老化，缩短寿命从而增加维护工作量。电机硬启动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用软启动装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。电机启动时启动电流可从0增大，电机额定电流逐步增加，减少了启动电流对电网的冲击，节约了电费，也减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长了设备的使用寿命。

三、电控系统方案

电控系统主要由控制部分、带式输送机保护部分、变频传动部分等组成，设备配置选用国际优质品牌和国内知名企业产品，采用矿用防爆型煤矿专用电气设备，适用于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸危险的环境。

电控系统以“可编程控制器（PLC）+ 1140V变频器”为核心，用来完成整个系统的数据采集、设备控制、信息传输。PLC和变频器之间通过现场总线控制变频器的给定、起、停实现三或四台变频器之间的功率平衡。系统能够可靠的实现带式输送机的无冲击软启动、起车预警、停车、紧急停车、故障保护停车和对相关设备的开停控制，电控箱内预留PROFIBUS-DP接口,方便给煤机及关联设备的接入，电控箱内预留以太网接口，整套控制系统可直接并入正在建设的数字化矿井系统，性能可靠，操作维护方便，用户容易掌握，系统设计灵活，保护功能齐全。

四、电控系统主要性能说明

1.具备以下工作方式

就地方式：在自动方式下，当按下起动按扭后，按照PLC中预先设置的程序，电控装置首先给出开车预警，打开制动器，接着给变频器起动信号和给定信号，变频器在设置的上升时间内，电机转速由零速达到额定速度，从而完成皮带的软起动；各种保护传感器投入使用。

集控方式：与前级设备（给煤机或皮带机等）关联，前级设备运行后控制本条皮带自动起车，各保护传感器投入使用。

远控方式：在该工作方式下，设备由生产监控系统进行远程监控；

检修方式：在检修方式下，胶带机处于慢速运行状态（速度可根据用户要求设置），检修方式主要在验带时使用；胶带机的各种保护传感器（除拉线保护外）不投入使用。

手动方式：手动方式主要用于系统初期调试、换带和当控制核心（PLC）发生故障时，通过操作台上的按钮信号来控制变频器的起动；四台变频器可以分别起停。胶带机各种保护传感器（除拉线保护外）不投入使用。

2.系统的控制终端采用触摸屏显示，图形库丰富，实现系统电流、胶带运行速度及变频器的实时数据显示和历史数据查询，使整机的运行状态监测直观，改进了用户的操作环境，并对操作人员素质无特殊要求；

3.具备带式输送机的速度、跑偏、煤位、温度、纵撕、超温自动洒水、烟雾、急停多种保护功能，传感器输入信号均为开关量（各种保护传感器由用户根据有关规程配备）。各种故障保护延时停车，延时时间根据用户现场实际需求可自由设定。并可根据用户要求增设其它保护功能。

五、总结

主运输系统皮带机改造后，降低对运输机械及高强皮带的损害，延长了运输机械及高强皮带的使用寿命，降低工人劳动强度，保证了高强皮带的安全运转，防止了事故的发生。全年减少事故6小时，多拉原煤6000吨，延长了高强皮带的使用寿命和皮带机的损害，减少了硫化皮带4次，少更换皮带400米，减少材料及资源浪费50万元。创经济效益774万元降低对运输机械及高强皮带的损害，延长了运输机械及高强皮带的使用寿命，降低工人劳动强度，保证了高强皮带的安全运转，防止了事故的发生。给胶带机安全运转工作创下了良好的条件，确保了我矿出煤系统安全运转。