主斜井變頻器改造

李玉璽

（義煤集團(tuán)耿村煤礦 河南 澠池 472400）

我礦原來主斜井皮帶采用高壓（6000V）直接啟動(dòng)方式，電動(dòng)機(jī)功率為400kW*3，帶寬為1.2m，長(zhǎng)度為1128m，運(yùn)行速度為2m/s，輸送量為660t/h。隨著生產(chǎn)的需要，原皮帶暴露出許多缺點(diǎn)。運(yùn)輸量小，不能滿足礦上的生產(chǎn)需要，高壓直接啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)、機(jī)械設(shè)備和皮帶沖擊很大，影響其使用壽命，增加檢修時(shí)間。且有時(shí)煤量大會(huì)發(fā)生皮帶“壓死”，即停機(jī)后皮帶會(huì)無法啟動(dòng)的現(xiàn)象。主斜井是我礦原煤運(yùn)輸?shù)难屎聿课唬械倪@一切使主斜井嚴(yán)重影響我礦的正常生產(chǎn)，為了改變這種現(xiàn)象，我們經(jīng)過反復(fù)的比較、考察，決定將主斜井皮帶電控系統(tǒng)更換為變頻軟啟動(dòng)。變頻啟動(dòng)具有啟動(dòng)平滑，對(duì)電網(wǎng)、設(shè)備等沖擊小，而且由于慢速啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，不易造皮帶“壓死”。我們對(duì)主斜井進(jìn)行了改造時(shí)。采用低壓變頻技術(shù)，把6000V的供電電壓通過隔離降壓變壓器變?yōu)?60V的低電壓，進(jìn)入變頻器后來驅(qū)動(dòng)主斜井皮帶的電機(jī)。電機(jī)功率改為485kW*3，運(yùn)行速度提高為2.5m/m，輸送量就提高到800t/h。

1 主要設(shè)備

（1）隔離降壓變壓器

型號(hào)為ZTSFGN-2200/6一臺(tái) 北京新華都

（2）變頻器

型號(hào)為ACS800-04-0610-7三臺(tái) 瑞典ABB公司生產(chǎn)

（3）變頻電動(dòng)機(jī)

型號(hào)為YP400L-6P三臺(tái) 南陽(yáng)防爆電機(jī)廠

（4）控制柜

型號(hào)為KTW3-380

控制柜主要由PLC（日本三菱）UPS、直流電源（包括本安電源和開關(guān)電源）中間繼電器等組成；PLC和變頻器之間通過現(xiàn)場(chǎng)總線（以太網(wǎng)）數(shù)字及模擬輸入輸出口交換數(shù)據(jù)，來控制變頻器的起停、給定和三臺(tái)變頻器之間的功率平衡；同時(shí)，控制柜采集皮帶機(jī)沿線保護(hù)信號(hào)和發(fā)出開車預(yù)告信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和各種保護(hù)?？刂乒裆显O(shè)皮帶正反轉(zhuǎn)工作方式選擇開關(guān)，在換帶等特殊工作要求時(shí)使用（也有自動(dòng)、檢修和手動(dòng)三種方式）雙PLC系統(tǒng)，PLC1完成系統(tǒng)主要功能和大部分保護(hù)功能，PLC2完成系統(tǒng)監(jiān)控功能，兩套PLC相互冗余，其中一臺(tái)出現(xiàn)故障后，另一臺(tái)應(yīng)能負(fù)擔(dān)全部控制功能。

（5）操作臺(tái)

型號(hào)為KTW3-24

操作臺(tái)主要有按紐、指示燈、轉(zhuǎn)換開關(guān)和觸摸屏組成;觸摸屏和控制柜中的PLC通過RS-232口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在觸摸屏上就可以修改PLC中的有關(guān)參數(shù)（如變頻器的上升時(shí)間、三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的功率差異等）及顯示皮帶機(jī)的主要參數(shù)（如電機(jī)電壓、電機(jī)電流、皮帶速度、跑偏和拉線傳感器的對(duì)位顯示）

（6）高壓開關(guān)柜

型號(hào)為KYN28

2 各種保護(hù)

考慮到皮帶機(jī)的安全運(yùn)行，整套皮帶機(jī)配有以下各種保護(hù)：

（1）跑偏、拉線保護(hù)：跑偏開關(guān)400米一對(duì)，拉線開關(guān)每隔100米設(shè)置一個(gè)。

（2）語(yǔ)言信號(hào)系統(tǒng)：皮帶沿線每隔100米設(shè)置一臺(tái)語(yǔ)言信號(hào)裝置，既可以作為啟動(dòng)預(yù)告、故障報(bào)警，又可以進(jìn)行通話聯(lián)絡(luò)。

（3）縱撕保護(hù)：作為皮帶發(fā)生縱向撕裂時(shí)的保護(hù)。

（4）煙霧保護(hù)：在機(jī)頭集中驅(qū)動(dòng)處設(shè)置煙霧傳感器。

（5）煤位保護(hù)：在機(jī)頭煤倉(cāng)設(shè)高低煤位傳感器。

（6）超溫灑水、防塵灑水、打滑保護(hù)、張力下降保護(hù)等。

3 工作方式

考慮到皮帶機(jī)的調(diào)試及檢修的需要，我們?cè)O(shè)置了皮帶的各種工作方式，便于在不同的情況下，可以更好的利用主斜井皮帶。

（1）自動(dòng)方式

在自動(dòng)方式下，當(dāng)司機(jī)按下啟動(dòng)按紐后，按照PLC中預(yù)先設(shè)置的程序，電控裝置首先打開三臺(tái)制動(dòng)閘，接著給變頻器啟動(dòng)信號(hào)和給定信號(hào)，三臺(tái)變頻器一臺(tái)設(shè)置為主機(jī)，另兩臺(tái)設(shè)置為從機(jī)，從機(jī)跟隨主機(jī)，從而達(dá)到功率平衡；在變頻器設(shè)置的上升時(shí)間內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)速由低速達(dá)到額定速度，從而完成皮帶的軟啟動(dòng)，停止過程相反皮帶沿線傳感器投入使用。

（2）檢修方式

在檢修方式下，皮帶機(jī)處于慢速運(yùn)行狀態(tài)（由變頻器設(shè)置的上限頻率決定）檢修方式主要在驗(yàn)帶時(shí)使用；皮帶機(jī)的各種保護(hù)傳感器（除拉線保護(hù)外）投入使用。

（3）手動(dòng)方式

手動(dòng)方式主要用于系統(tǒng)初期調(diào)試換帶和當(dāng)控制核心（PLC）發(fā)生故障時(shí)，通過操作臺(tái)上的按紐信號(hào)來控制變頻器的啟動(dòng)和給定；三臺(tái)變頻器可以分別起停，皮帶機(jī)各種保護(hù)傳感器（除拉線保護(hù)外）不投入使用。

4 系統(tǒng)的主要功能

（1）系統(tǒng)電磁干擾、諧波污染符合國(guó)家規(guī)定，諧波分量小于5%。

（2）具有故障記憶功能，記憶100次故障信息和最后一次故障信息參數(shù)。

（3）系統(tǒng)按照4臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)方式設(shè)計(jì)（包括控制柜、操作臺(tái)等）程序設(shè)計(jì)為一臺(tái)主機(jī)、三臺(tái)叢機(jī)，主要為后期增加一臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置及控制裝置預(yù)留PLC通訊接口。

5 改造及使用

（1）改造

在改造中有許多工作要做，新電機(jī)的中心高、底座尺寸及電機(jī)和減速器的聯(lián)軸節(jié)都發(fā)生了變化，原電控系統(tǒng)要全部拆除更換為新的電控系統(tǒng)，皮帶沿線要安裝許多保護(hù)等。為了縮短改造時(shí)的停機(jī)時(shí)間，我們提前做好電機(jī)的底座，并使電機(jī)和減速器的中心高一致，加工好新的聯(lián)軸節(jié)，我們把原電控系統(tǒng)先移至一邊，在不影響開機(jī)的情況下，先安裝新電控的變壓器、高壓開關(guān)柜、高壓?jiǎn)?dòng)柜、變頻器，利用平時(shí)的檢修時(shí)間安裝好沿線的保護(hù)，并且連接好新電控系統(tǒng)的二次線。當(dāng)停機(jī)改造時(shí)，只需安裝新電機(jī)底座及聯(lián)軸節(jié)，并調(diào)整其間隙符合標(biāo)準(zhǔn)，連接一次線，移出舊設(shè)備。由于準(zhǔn)備工作做得好，我們只停機(jī)了三天，就改造完主斜井的電控并調(diào)試成功。

（2）使用

原主斜井皮帶采用高壓（6000V）直接啟動(dòng)方式對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊較大、對(duì)皮帶接頭的沖擊也較大，影響其使用壽命。采用變頻啟動(dòng)后，由于變頻啟動(dòng)時(shí)，皮帶速度可以緩慢上升，啟動(dòng)平滑，對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊較小，同時(shí)也延長(zhǎng)了皮帶接頭的使用壽命，減少了檢修時(shí)間，提高了開機(jī)率。皮帶機(jī)功率及速度提升后，運(yùn)輸量得到了提高，現(xiàn)在輸送量為800t/h每一小時(shí)多出原煤140t，按每天運(yùn)轉(zhuǎn)20小時(shí)，每年運(yùn)轉(zhuǎn)330天計(jì)，每年可多出原煤140*20*330=92.4萬(wàn)噸。在觸摸屏上就可以對(duì)PLC的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改，改變了以往的必須用電腦通過專用數(shù)據(jù)線才能修改參數(shù)的不便，修改參數(shù)簡(jiǎn)單、方便，在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可以盡快的修復(fù)，減少了停機(jī)時(shí)間，使設(shè)備的利用率得到提高。同時(shí)在觸摸屏上可以直觀的顯示出電機(jī)、風(fēng)機(jī)電機(jī)、電磁閘等的開停情況及電機(jī)電壓、電流等參數(shù)，使皮帶司機(jī)能及時(shí)掌握皮帶機(jī)的運(yùn)行狀況。