變頻起動器在煤礦井下皮帶運輸機的應(yīng)用

安有法

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責任公司，山西 長治 046000）

引言

煤炭作為基礎(chǔ)性能源，隨著社會工業(yè)化程度的不斷提高，對煤炭的需求量也呈日益上升的趨勢［1］。我國一直致力于加強煤炭開采的機械化程度。以滿足社會發(fā)展的需要，以及實現(xiàn)國民經(jīng)濟的持續(xù)增長。而在煤礦的生產(chǎn)過程中井下的煤炭運輸工作是其重要的組成部分，因此，在煤礦的生產(chǎn)過程中，皮帶運輸機是非常重要的生產(chǎn)設(shè)備。

在煤礦井下的生產(chǎn)過程中，由于皮帶運輸機功率的增加，普通的皮帶起動器在工作的過程中，常常會出現(xiàn)：重載難起動、起動電流大、起動速度不平穩(wěn)、起動時間不可調(diào)，以及起動對電網(wǎng)、電機、減速機的沖擊增大等，從而影響到皮帶運輸機的正常運行。因此，通常采用1～3臺電機同時對皮帶運輸機進行驅(qū)動控制。但設(shè)備數(shù)量的增加，也導致了電氣控制系統(tǒng)操作難度的增加，以及提高了對設(shè)備維護、檢修等工作的復雜性。而將變頻起動器應(yīng)用于煤礦井下皮帶運輸機中，則能有效的解決當前存在的問題［2］。

1 皮帶運輸機中應(yīng)用變頻起動器

1）變頻起動器的基本參數(shù)（見表1）。

表1 變頻起動器的基本參數(shù)

2）變頻起動器的結(jié)構(gòu)。變頻起動器的組成包括接觸器組件箱體以及變頻器組件箱體，根據(jù)煤礦井下皮帶傳輸機的實際情況，可變化開關(guān)組合成2組至6組，啟動1臺電動機，或者3臺電動機。在變頻起動器變頻器組件的箱體側(cè)門板上，裝有調(diào)試操作鍵盤可對加速時間進行調(diào)整，以及液晶顯示器可對變頻器的輸出電壓、輸出電流、溫度、頻率等進行實時監(jiān)控。另外，在變頻起動器中也設(shè)置了一定的保護裝置，對變頻起動器的斷相故障、過載、接觸器粘連、短路故障、漏電閉鎖、欠壓和過壓等進行監(jiān)測和保護。

3）變頻起動器的控制原理。變頻起動器通過變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)（簡稱VVVF系統(tǒng)），即轉(zhuǎn)差功率不變型的調(diào)速系統(tǒng)，由6組大功率IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）、三相整流模塊、交流接觸器、電容器箱、換向隔離開關(guān)、輸入電抗器、輸出電抗和變頻控制器等組成，對起動異步電動機、起動器進行變頻控制。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡單，控制核心的混合數(shù)字控制系統(tǒng)由16位單片機與DSP（數(shù)字信號處理器）組成，運行更加高效和精確，并且安全可靠。主要的特點包括：軟起動；噪音低；輸出轉(zhuǎn)矩高；可自動節(jié)能運行等。當電機起動時，通過接入變頻電源從0逐漸上升至50Hz，對電流進行調(diào)頻起動，使電流從0升至電機額定電流的1.5倍后，再降低到工作電流，因此啟動電流非常小。電機轉(zhuǎn)數(shù)也上升至額定轉(zhuǎn)數(shù)。也可預(yù)先設(shè)定電機起動時間（范圍在30～60s）。

4）變頻起動器的作用。BPJ型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型變頻軟起動器，由上海申地自動化科技有限公司生產(chǎn)，集數(shù)字式變頻調(diào)速裝置技術(shù)與真空磁力起動器于一體，采用了無速度傳感器的矢量控制，能夠有效的適用于額定電壓1 140V以及交流50 Hz的異步電動機重負荷軟起動。并且可根據(jù)現(xiàn)場的不同情況，對變頻起動器進行調(diào)整，實現(xiàn)煤礦井下皮帶運輸機的軟啟動、軟停止。該變頻起動器采用了德國EUPEC公司的IGBT功率器件，并組成逆變器生成三相對稱交流電壓，使得整個變頻起動器系統(tǒng)的運行電流較小、起動速度更加平穩(wěn)，通過調(diào)節(jié)其起動時間，使得其起動性能更為可靠，對電網(wǎng)的沖擊也更?。?］。將其應(yīng)用于皮帶運輸機中，能夠有效的保證皮帶運輸機的穩(wěn)定性，并提升皮帶運輸機的工作效率，最終為煤礦井下生產(chǎn)增量提供支持，并促進社會工業(yè)化的進程。

5）變頻起動器的運行方式。變頻起動器的運行方式可分為：如圖1所示的開關(guān)接線，稱之為輸出單回路運行；如圖2所示的開關(guān)接線，稱之為輸出雙回路運行，主要應(yīng)用于綜采工作面的順槽皮帶運輸機以及刮板運輸機等；如圖3所示的開關(guān)接線，稱之為輸出三回路運行。其重點應(yīng)用于采用了3個電機的大巷皮帶運輸機。

圖1 單機控制接線圖

圖2 雙機控制接線圖

圖3 三機控制接線圖

2 皮帶運輸機中應(yīng)用變頻起動器的優(yōu)勢

由于變頻起動器節(jié)省空間、操作簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、保護完善等特點，將其應(yīng)用于煤礦井下皮帶運輸機中，可實現(xiàn)遠程控制，因此無需配置相應(yīng)的綜保電源、繼電器箱，以及操作臺等設(shè)備。并且，變頻起動器也能夠根據(jù)煤礦井下皮帶運輸機的具體工況，調(diào)整其點擊的數(shù)量以及開關(guān)組合的方式，同時輸出1～3個回路，進而直接將煤礦井下皮帶運輸機的1～3臺驅(qū)動電機同時軟起動。并且，驅(qū)動電機也可直接運行各自的減速器，較少了耦合器等相關(guān)設(shè)備，增加變頻起動器的系統(tǒng)空間，以保證皮帶運輸機的運行平穩(wěn)、快捷。極有效的減少了保養(yǎng)、維護、檢修等工作的負擔。在變頻起動器中新增的水箱循環(huán)冷卻系統(tǒng)，也使減速器和電機的散熱性能更好，保證了變頻起動器系統(tǒng)的穩(wěn)定運行［4］。

通過將變頻起動器應(yīng)用于煤礦井下皮帶運輸機中，使得的起動時間靈活可調(diào)，起動速度也更加平穩(wěn)，并降低其電流對電機、電網(wǎng)、減速機、負載機械等的沖擊，以此而減少皮帶運輸機的負載，解決其在重載時的啟動問題，并延長皮帶運輸機中電機、減速機的使用壽命，減少皮帶輸送機的維修、保養(yǎng)等工作量。進而節(jié)省了維修配件的開支以及勞動力成本，并且降低了煤礦井下皮帶運輸機的安全隱患。全面的提升了皮帶運輸機的運輸能力，進而實現(xiàn)煤礦煤炭產(chǎn)量的增值，實現(xiàn)經(jīng)濟增益。

3 結(jié)語

近些年，隨著煤礦井的大型化發(fā)展，在煤礦的生產(chǎn)過程中，對于機電設(shè)備的總?cè)萘亢蛦螜C容量都得到了極大的提升。因此，也相應(yīng)的加大了皮帶運輸機的功率，為皮帶運輸機增加了更多的安全隱患，甚至直接的影響到皮帶運輸機的運行狀況，以及煤礦井下煤炭的生產(chǎn)產(chǎn)量。

變頻起動器集數(shù)字式變頻調(diào)速裝置技術(shù)與真空磁力起動器于一體，采用了無速度傳感器的矢量控制，并且可根據(jù)現(xiàn)場的不同情況，對變頻起動器進行調(diào)整。將變頻起動器應(yīng)用于煤礦井下皮帶運輸系統(tǒng)中，能夠有效的實現(xiàn)皮帶運輸機的變頻調(diào)速控制，以提高皮帶運輸機的自動化生產(chǎn)的程度，并有效的降低皮帶運輸系統(tǒng)的能耗。進而提升煤礦開采、生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，為社會工業(yè)化以及國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展提供保障與支持。

［1］ 鄭艷波.淺析井下皮帶運輸機運行狀況［J］.中小企業(yè)管理與科技，2011，（25）：199－200.

［2］ 皮玉.基于離散變頻理論的感應(yīng)電動機軟起動器的研究［D］.長沙：湖南大學，2009.

［3］ 朱騰選.皮帶運輸機常見故障及分析［J］.煤炭技術(shù)，2009，28（2）：28－29.

［4］ 孫偉亮，馬福舟.淺析西門子高壓變頻器的特點及在大型無刷勵磁同步電機起動上的應(yīng)用［C］.／／2005年全國冶金供用電專業(yè)會議論文集.2005：325－326，346.