億欣煤業(yè)主運(yùn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改造研究

孟建興 田樹河

（晉城煤業(yè)集團(tuán)晉圣億欣煤業(yè)，山西 晉城 048000）

1 引言

山西晉煤集團(tuán)晉圣億欣煤業(yè)有限公司主平硐平均傾角3.93°，斜長(zhǎng)1173 m，選用一部帶式輸送機(jī)擔(dān)負(fù)煤炭運(yùn)輸任務(wù)。帶式輸送機(jī)采用機(jī)頭雙滾筒雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，選擇2臺(tái)YBPT355S2-4型變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)功率200 kW，電壓1140 V。輸送機(jī)帶寬1000 mm，帶速3.15 m/s，運(yùn)量800 t/h。礦井生產(chǎn)能力提升之后，運(yùn)輸煤量加大，主平硐帶式輸送機(jī)長(zhǎng)期處于滿負(fù)荷運(yùn)行，有時(shí)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)電流峰值達(dá)到160 A，出現(xiàn)輸送機(jī)過負(fù)荷停車現(xiàn)象。

2 改造施工方法

2.1 驅(qū)動(dòng)改造

將原雙滾筒雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)改造為雙滾筒三電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

（1）在原有主平硐帶式輸送機(jī)的基礎(chǔ)上，原有兩套驅(qū)動(dòng)裝置不動(dòng)，在第一傳動(dòng)滾筒處新增加一套驅(qū)動(dòng)裝置，包括電機(jī)、減速器、高低速聯(lián)軸器、制動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)底座；

（2）將原傳動(dòng)滾筒更換為雙出軸傳動(dòng)滾筒（DTII04A7204S）；

（3）新增加的驅(qū)動(dòng)裝置與原驅(qū)動(dòng)裝置可完全互換，共用零配件。

2.2 電控改造

（1）將主平硐口配電室現(xiàn)有兩臺(tái)SCR10-630kVA 10/1.2kV變壓器更換為兩臺(tái)SCR10-1000kVA 10/1.2kV變壓器，同時(shí)更換變壓器出線電纜（即變壓器至1140 V開關(guān)柜），將原有 MYP-1.14kV-3×150+1×50電纜更換為 MYP-1.14kV-3×185+1×50電纜，共45 m；

（2）新增1140 V/400 kW配電開關(guān)柜一臺(tái)，與原配電柜、新變頻器柜配套，用以為新增變頻器柜供電，安裝于主平硐口配電室1140 V母線段；

（3）新增1140 V/250 kW變頻器柜一臺(tái)，與原有兩臺(tái)變頻兼容能夠?qū)崿F(xiàn)同步配套，用以啟動(dòng)新增電機(jī)，安裝于主井口房二樓變頻器室；

（4）新增S7-300型PLC柜一套，與主站兼容，用以控制新增變頻器，安裝于主井口房二樓主控室；

（5）更換原變頻器主控板及升級(jí)上位機(jī)軟件、原PLC控制軟件、原變頻器同步控制軟件，以適應(yīng)新的三驅(qū)控制系統(tǒng)，使三驅(qū)達(dá)到同步并與上倉(cāng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉鎖。

圖1 驅(qū)動(dòng)改造后示意圖

2.3 變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改造

新增加變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由配電驅(qū)動(dòng)部分和集中控制部分兩部分組成。

（1）配電驅(qū)動(dòng)部分

配電驅(qū)動(dòng)部分包含一臺(tái)配電柜、一臺(tái)變頻柜、原有兩臺(tái)變頻柜主控板升級(jí)、三驅(qū)同步控制軟件。配電柜的電源來自一層配電室1140 V饋電柜，能夠保證新增變頻柜的容量及保護(hù)功能。變頻柜采用與原有變頻柜一致的變頻器品牌，且容量一致。原有兩臺(tái)變頻柜主控板升級(jí)后能夠與新增加變頻柜實(shí)現(xiàn)三驅(qū)同步控制。

（2）集中控制部分

集中控制部分包含一臺(tái)PLC控制柜、訂制開發(fā)PLC控制軟件、訂制開發(fā)上位機(jī)控制軟件。PLC控制柜采用西門子S7-300能夠與原有PLC控制柜保持兼容。訂制開發(fā)PLC控制軟件和上位機(jī)控制軟件不僅能夠?qū)崿F(xiàn)新增加驅(qū)動(dòng)部分的監(jiān)控，還能夠與原有系統(tǒng)兼容實(shí)現(xiàn)三驅(qū)控制。

3 帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力計(jì)算

（1）計(jì)算參數(shù)

運(yùn)距L=1173 m；帶寬B=1000 m；能力系數(shù)b=375；長(zhǎng)度系數(shù)C=1.09；摩擦系數(shù)f=0.03；帶速v=3.15 m/s；總提升高度H=73 m；平均角度β=3.568°；啟動(dòng)系數(shù)K=1.2；圍包角wrap=400；負(fù)載重量Qg=88.2 kg/m；膠帶重量Qb=30.8 kg/m；上托輥重量Qro=23.28 kg/m；下托輥重量Qru=10 kg/m；托輥直徑Φ=108 mm；重力加速度g=9.81 m/s2；慣性系數(shù)G=52。

（2）傳動(dòng)滾筒所需圓周驅(qū)動(dòng)力計(jì)算

主要阻力：

傾斜運(yùn)行物料阻力：

傾斜運(yùn)行膠帶阻力：

傳動(dòng)滾筒所需圓周驅(qū)動(dòng)力：

（3）帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算

帶式輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)傳動(dòng)滾筒所需運(yùn)行功率：

帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率：

式中：

η1-驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正功率運(yùn)行時(shí)的傳動(dòng)效率，η1=0.85。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，主平硐帶式輸送機(jī)采用機(jī)頭雙滾筒三電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，選擇3臺(tái)YBPT355S2-4型變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，功率為200 kW，電壓1140 V。

（4）帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力計(jì)算

4 改造前后性能比較

億欣煤業(yè)主運(yùn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改造前后性能比較見表1。

5 結(jié)語(yǔ)

本次改造利用原有帶式輸送機(jī)，增加1臺(tái)YBPT355S2-4型變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)，將主平硐口配電室現(xiàn)有兩臺(tái)SCR10-630kVA 10/1.2kV變壓器更換為兩臺(tái)SCR10-1000kVA 10/1.2kV變壓器，新增114 0V/400 kW配電開關(guān)柜一臺(tái)、1140 V/250 kW變頻器柜一臺(tái)、S7-300型PLC柜一套，節(jié)省1套帶式輸送機(jī)及配套電控部分的成本投入，實(shí)現(xiàn)主運(yùn)系統(tǒng)的升級(jí)改造。改造后帶式輸送機(jī)的運(yùn)量由原來的800 t/h增加到1000 t/h，帶式輸送機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)電動(dòng)機(jī)電流最大值110 A，沒有出現(xiàn)過負(fù)荷停車現(xiàn)象。

表1 改造前后性能比較表