探讨刮板输送机变频电动机的设计应用

殷利明

摘要：在煤矿综采工作面中，刮板运输机有着非常普遍的应用，其作用是将采煤机在综采工作面开采的煤向地面进行运输。近年来，伴随科学技术的不断发展，综采工作面自动化水平也获得了极大提升，采煤效率逐渐增强，与此同时，为了更好地满足综采工作面采煤运输需求，刮板运输机也逐渐转向大运量、长距离方向发展。为确保综采工作面采煤运输需求提供了巨大保障。

关键词：刮板输送机;变频电机;设计应用;效果

0  引言

大型刮板运输机在综采工作面运用实际，特别是启动过程当中，会产生巨大的电流冲击，对系统电网造成影响，而且在应用大型刮板运输机过程当中，其启动过程当中会产生复杂的输送带运动张力，受力状况也存在很大差异性。为了改变这一现状，提高刮板运输机的实际应用效果，软起动方式逐渐发展起来，这种启动方式可以提供无冲击，平滑而又具有可调性的启动力矩，保证刮板运输机平稳运行。而且在大型刮板机使用过程中的变频电动机以及CST减速器阀控充液式液力偶合器等都可以进行软起动。现如今，在国内煤矿开采过程当中，阀控充液式液力偶合器在煤矿综采工作面应用越发普遍起来，然而，其价格昂贵，且需要较长的供货期。CST减速器一般不进行对外销售。对于变频电动机而言，主要有分体式和一体化的变频电动机类型之分，雖然变频电动机在类型上不同，但其控制原理却没有较大差异。在综采工作面应用变频电动机，虽然干扰很小，但是价格比较昂贵。分体式变频电动机与一体化变频电动机正好相反。文中结合SGZ764与SGZ800刮板输送机，进行一款变频电动机设计，对其系统控制的原理以及相关技术参数进行详细介绍。在综采工作面利用该变频电动机，使得运输机发生的断链事故大幅降低，同时还能实时监控刮板运输机，并对电机的输出功率能够合理调控，达到良好的节能作用。

1  变频电动机的设计

1.1 变频电动机的结构设计

1.1.1 变频电动机机械结构设计

针对SGZ764和SGZ800刮板输送机，为了实现其软起动，对变频电动机机械结构进行研究设计，变频器、定子、转子以及基座、电抗器等是其主要的机械结构特点。电抗器能够对系统功率因数进行有效优化，实现对电源浪涌现象进行抑制，和控制高次谐波的出现。冷却系统包含于基座当中，可以避免电动机绕组出现较高的温度。

1.1.2 变频电动机电气结构设计

变频电动机电气结构主要由主控板、主回路、控制回路和驱动板组成，还包含内外部循环风扇以及冷却系统（如图1）。

变频电动机主要通过以下方法控制。CD312R面板控制用于设置变频电动机主控板的相关参数，并及时检查电动机的运行状态，修改参数后，启动电动机，或停止电动机并改变电动机的旋转方向。外部控制器配置在电动机上。CANOpen协议用于设置和修改主控板的参数，并有效控制电动机的相关参数。

1.2 变频电动机控制系统

1.2.1 变频电动机控制系统功能说明

变频电动机控制系统主要包括自动和手动两种方式控制，可实现刮板输送机断链重联和紧链功能。其中通过手动控制方式可以使电动机产生无极变速。另外，在自动控制方式下，能够对刮板运输机的负载量进行自动控制，同时依照负载量的改变，来有效调节变频电动机的功率。通过实时的监控电机，能够保护电机的过电流以及过转矩和过热保护等。

1.2.2 变频电动机控制原理

变频电机控制系统主要保证电机通讯和对电机的实时监控，保证电机的正常运行，对电动机进行急停与闭锁等。控制系统的主要原理见图2所示。

变频电动机的电源主要有综采工作面来提供，主要包括两路：一路是为控制系统提供电源（127V），另一路电源为（1140V）。在启动刮板输送机之前，控制系统进行有效的自检，并将检测数据通过CAN总线传输到上位机。在保证正常数据下，正常启动变频电动机，并对刮板运输机进行启动。

1.2.3 变频电动机主要技术参数设计

根据SGZ764和SGZ800刮板输送机的工作环境因素及其自身特点，针对性的开展变频电动机软启动设计技术参数设计，具体参见表1。

通过研究发现，在刮板运输机中应用的一般电机和本位设计的变频电机，不仅高度大，而且长度也大，所以，应当将上述电机配置在普通的刮板机上。

2  变频电动机设计注意事项

①为避免电网受到启动刮板运输机过程中产生的强大电流冲击，应当将矿用隔爆型引动变电站配置在各台变频电动机上，刮板运输机的实际供电图主要为图3所示。

②由于变频电机在正常工作过程中的频率变化，会对综采工作面的通信电缆造成干扰。因此，综采工作面配备了MHYVP屏蔽通信电缆。

③在综采工作面的实际应用中，变频电机驱动系统可以允许2台或3台变频电机同时工作。控制系统基于CANOpen总线实现对驱动系统主机的控制，如图4所示。

④以上变频电动机的设计具有良好的保护功能，然而为了控制电机发生故障，需要进一步设置完整的保护系统，将摩擦限矩器设置于加速器和变频电动机之间，更好的保护电动机。

3  变频电动机应用效果

①随着变频电动机不断应用，在控制和降低机械冲击方面发挥了巨大的作用，有效地控制了锻链的发生。②变频电机应用于刮板输送机后，重载启动能力大大增强，刮板输送机从未出现过压死问题。③完善的控制系统，能够对刮板运输机实际运行情况展开实施监测，更便于工作人员对设备进行维修。④刮板运输机运行过程中，变频电动机能为对其负载情况实施监测，并对功率进行有效调整，实现节能的作用。

4  结语

在综采工作面中，刮板运输机发挥着非常重要的作用，稳定的运输性能，是提高综采工作面生产效率的关键。在刮板运输机中应用变频电动机，还可实时的监测输送机的运行情况，合理匹配输送能量，达到良好的节能作用。

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