綜采工作面刮板輸送機高壓變頻器的改造及應(yīng)用

呂 斌

（西山煤電集團有限公司礦業(yè)管理有限公司， 山西 太原 030053）

引言

隨著煤礦綜采機械化水平的不斷提高，綜采工作面刮板輸送機的裝機功率和輸送能力大幅提升，尤其是交流異步電動機變頻調(diào)速技術(shù)在刮板輸送機上的應(yīng)用，實現(xiàn)了刮板輸送機的重載軟啟動，具有啟動電流小、啟停平穩(wěn)、啟動轉(zhuǎn)矩和輸送量大的優(yōu)點，有效避免了傳統(tǒng)的液力耦合器系統(tǒng)啟動電流大、啟停不平穩(wěn)、功率小，特別是重載啟動過程中易燒毀電機，易導(dǎo)致煤礦供電系統(tǒng)發(fā)生越級跳閘的現(xiàn)象。因此，對綜采工作面的傳統(tǒng)刮板輸送機進行高壓變頻器技術(shù)改造非常重要，可有效提高礦井的運輸效率。

1 問題的提出

西曲礦位于古交市北0.5 km處，井田南北長6.5 km，東西寬6 km，面積為40.69 km2，礦井設(shè)計年生產(chǎn)能力340萬t。12313綜采工作面位于西曲礦二采區(qū)，主要開采太原組7號、8號煤層，煤層厚度3.5～5.6 m，工作面長度1 352 m，傾斜長度 369 m，煤層傾角5°～16°，輸送量1 000 t/h，采煤方法為長壁后退式綜采工藝。刮板輸送機作為該工作面的主要輸送設(shè)備，采用型號為SGZ 764/630型中雙鏈刮板輸送機，配套使用兩臺型號為YBSD3154/8Y電機功率2×315 kW，主要技術(shù)參數(shù)為減速機型號JS315，電機轉(zhuǎn)速 1 484 r/min，聯(lián)軸器型號 20S16，中部槽鑄焊封底式1 500 mm×722 mm×318 mm，采用啞鈴連接方式，刮板鏈為中雙鏈。

該刮板輸送機重載啟動困難、沖擊大、易燒毀電機，導(dǎo)致礦井供電系統(tǒng)越級跳閘，影響礦井的安全生產(chǎn)。為解決以上問題，對刮板輸送機驅(qū)動進行變頻裝置改造，采用BPJ-500/1140型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器進行技改，在實際使用中取得良好效果，有效提升綜采工作面的運輸效率。

2 技術(shù)改造方案

1）采用兩臺BPJ-500/1140型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器拖動400 kW電動機，有效解決了電機啟動過程中沖擊大、斷鏈停機、后期維護困難的缺點，并具有欠壓、過載、漏電、接地和短路等保護功能。驅(qū)動系統(tǒng)上完全替代液力耦合器，采用直接對輪連接，簡化機械系統(tǒng)，提高設(shè)備的機械效率和可靠性，同時實現(xiàn)了變頻無級調(diào)速，達到了節(jié)能降耗目標(biāo)[1]。

2）刮板輸送機采用直接轉(zhuǎn)矩控制，提高控制精度和響應(yīng)速度，實現(xiàn)全程機頭機尾動態(tài)功率平衡；控制箱具有軟件轉(zhuǎn)矩波動檢測功能，實現(xiàn)刮板輸送機斷鏈自動停機保護和反轉(zhuǎn)運行的邏輯控制功能；變頻器采用交-直-交結(jié)構(gòu)，減少系統(tǒng)電網(wǎng)無功損耗，提高供電效率[2]。

3）BPJ-500/1140型變頻器冷卻使用開放式水冷板循環(huán)冷卻系統(tǒng)如圖1所示，具有散熱快和水電聯(lián)鎖功能。

圖1 BPJ-500/1140型變頻器冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 效果分析

1）對刮板輸送機驅(qū)動系統(tǒng)的變頻技改實現(xiàn)電機的負載均衡控制，刮板輸送機鏈條的預(yù)張緊功能，可有效預(yù)防卡鏈和輸送機幫槽的磨損，提高設(shè)備的使用壽命。輸送機端頭和端尾的電機運行協(xié)調(diào)，可降低對鏈條的受力沖擊損傷[3]。

2）具有啟動轉(zhuǎn)矩大、啟停平穩(wěn)等特點。對刮板輸送機進行變頻技術(shù)改造實現(xiàn)了交流異步電機在負載情況下的平穩(wěn)啟動、調(diào)速、停車等功能，降低了對設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊，提高了設(shè)備的使用壽命；同時在重載情況下多部變頻器驅(qū)動可達到動態(tài)功率平衡[4]。

3）針對12313綜采工作面刮板輸送機進行變頻器技術(shù)改造，實際使用過程中取得良好的設(shè)備自動調(diào)速和能耗節(jié)約效果。根據(jù)實際使用情況統(tǒng)計，12313綜采工作面刮板輸送機技改前月平均消耗電量為213 596 kWh。改造后，12313綜采工作面刮板輸送機月平均消耗電量為102 365 kWh，節(jié)約達52%。每月節(jié)約電量111 231 kWh，按照每度電0.65元/kWh計算，每月可節(jié)約電費72萬元。

4）變頻裝置具有的DTC轉(zhuǎn)矩控制功能，可提高啟動轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)重載啟動。根據(jù)鏈條破斷力設(shè)置最大轉(zhuǎn)矩保護值，降低斷鏈故障的發(fā)生概率，實現(xiàn)斷鏈自動停車保護功能，可提升設(shè)備的安全運行效率。同時系統(tǒng)的故障自動診斷功能，可降低運行故障的發(fā)生概率，遠程控制系統(tǒng)還可將設(shè)備運行參數(shù)實時傳輸?shù)秸{(diào)度監(jiān)控的上位機，提升礦井機械設(shè)備的一體化管理水平。

4 結(jié)論

通過采用直接轉(zhuǎn)矩控制，BPJ-500/1140型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型交流變頻器在西曲礦12313綜采工作面刮板輸送機的改造應(yīng)用，滿足了刮板輸送機重載情況下的啟動轉(zhuǎn)矩需求，減少了斷鏈故障的發(fā)生，提高了控制器的響應(yīng)速度和控制精度，達到了全程機頭機尾動態(tài)功率平衡，實現(xiàn)了刮板輸送機的斷鏈自動停機保護功能，并可靈活控制刮板輸送機正反轉(zhuǎn)及脫并機控制。變頻器采用的交-直-交結(jié)構(gòu)，降低了礦井供電系統(tǒng)的無功損耗。刮板輸送機啟動時沖擊小，減少了機械沖擊和動張力，提高了設(shè)備的使用壽命，對提升礦井的運輸效率具有重要意義。