精煤输送皮带机控制系统技术改造

2021-05-21王鹏

同煤科技 2021年2期

王鹏

（晋能控股煤业集团同忻煤矿机电科山西大同037000）

0 引言

同忻煤矿装车站年设计外运能力为1 000 万t/a，精煤输送皮带长508 m，带速4 m/s，最大能力6 000 t/h，属装车关键设备，是整个同忻煤矿洗选精煤外运的大动脉，其运行状况的优良与否直接关系到精煤能否及时装车，决定矿井的整体生产效率。由于精煤皮带变频原有设计缺陷，出现了集控室无法及时快速停止皮带的情况，严重制约着该矿生产外运任务的顺利完成。为保证快速、连续装车，基于MegaVert 中压变频器，依托其SPWM控制技术，对现有的精煤输送皮带急停控制及驱动电机控制系统进行了技术改造[1-8]。

1 精煤输送系统概况

同忻矿装车站精煤输送皮带参数：皮带长度508 m、带宽2 000 mm、皮带速度4.0 m/s、运量5 000 t/h、坡度最大6.8°。电机参数：电机型号Y2-450-4，额定功率500 kW，额定电压10 000 V，额定电流35.8A，转速1 490 r/min，装备数量3台。根据现场工况，为满足现场要求，对精煤输送皮带进行了控制系统改造和变频调速驱动改造等两项技术改造。

2 控制系统硬件

（1）变频器采用 Emerson 公司的MegaVert 中压变频器，具体设备见图1。该设备采用SPWM控制技术，直接输出0 kV～6/10 kV电压，不需要任何输出升压装置，可以直接驱动普通电机，实现对中压电动机的变频调速控制，变频器系统结构见图2。

图1 MegaVert中压变频驱动器

图2 MegaVert中压变频器系统结构框图

（2）驱动站驱动电机由南阳防爆公司生产制造，电机型号：YVF-500-4，额定电压：10 000 V，额定电流：45.0 A，额定功率：630 kW，该型电机体型小，占地面积低，但装机容量增大，性能可靠，采用两趟独立冷却风路（外冷却风路和内冷却风路），形成双回路结构，保证电机温度均匀分布，既实现电机更高的功率密度，同时有效提高电机散热效率。

3 革新方案

（1）精煤输送皮带急停改造

精煤输送皮带变频控制系统改造后，由于与原装车系统通讯只有一个启停信号，兼容性不够，曾发生变频器停止运行，无法停止皮带运行的情况，严重威胁精煤皮带的安全运行。为此对变频控制系统进行急停方式技术改造，用于紧急情况下停止皮带运行。改造方案如下：

（a）驱动站配电室内安装一个急停按钮，接入精煤输送皮带变频器起车指令继电器中，下次出现此类故障中，值班电工可以及时停止变频器运行。

（b）精煤输送皮带巷现场拉绳开关继电器接入变频器起车指令继电器中，这样现场拉绳可以及时停止变频器运行。

（c）装车塔集控室操作台急停按钮控制精煤皮带远程分站一个中间继电器常闭点（通过编写一段程序实现），该常闭点接入精煤皮带变频器起车指令继电器中，这样操作台上的急停按钮可以及时停止变频器运行。改造原理如图3所示。

图3 改造原理图

通过改造，大幅提升精煤皮带运行的安全性，确保变频器发生故障时，集控操作人员、值班电工能及时停止皮带运行，避免事故扩大，造成更大机电设备事故。

（2）驱动电机控制系统改造

精煤输送皮带驱动电机上装备3 kW风扇电机，按照原有设计，精煤皮带3 台驱动电机所带风扇电机和加热器由一个断路器控制。但实际运行过程中，断路器负荷大，设备故障率高，检修维护成本大幅提高。为此，针对此情况进行了2项改造。

（a）风扇电机和加热器分布控制改造：将三台风扇电机和加热器控制开关统一按照在一个配电箱内，分别由不同的断路器控制启停，并将总开关更换为更大容量的断路器，大幅提升了风扇电机和加热器的运行安全，改造见图4。

图4 配电箱改造示意图

（b）风扇电机和加热器综合保护改造：为了有效保障驱动电机风扇电机和加热器的安全运行，我们在原设计的基础上，在控制回路的总回路中，安装了WDB微机监控电机保护器，用于监测3 台风扇电机运行电压和电流。并根据电机功率设定保护值，达到设定保护值，保护器动作，向控制系统传输故障信号，停止皮带运行。为员工日常检修和维护提供了便利，也避免了设备故障无法及时检测到，造成事故扩大，影响精煤皮带的安全运行。