探討刮板輸送機(jī)變頻電動機(jī)的設(shè)計應(yīng)用

殷利明

摘要：在煤礦綜采工作面中，刮板運(yùn)輸機(jī)有著非常普遍的應(yīng)用，其作用是將采煤機(jī)在綜采工作面開采的煤向地面進(jìn)行運(yùn)輸。近年來，伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，綜采工作面自動化水平也獲得了極大提升，采煤效率逐漸增強(qiáng)，與此同時，為了更好地滿足綜采工作面采煤運(yùn)輸需求，刮板運(yùn)輸機(jī)也逐漸轉(zhuǎn)向大運(yùn)量、長距離方向發(fā)展。為確保綜采工作面采煤運(yùn)輸需求提供了巨大保障。

關(guān)鍵詞：刮板輸送機(jī);變頻電機(jī);設(shè)計應(yīng)用;效果

0 ?引言

大型刮板運(yùn)輸機(jī)在綜采工作面運(yùn)用實際，特別是啟動過程當(dāng)中，會產(chǎn)生巨大的電流沖擊，對系統(tǒng)電網(wǎng)造成影響，而且在應(yīng)用大型刮板運(yùn)輸機(jī)過程當(dāng)中，其啟動過程當(dāng)中會產(chǎn)生復(fù)雜的輸送帶運(yùn)動張力，受力狀況也存在很大差異性。為了改變這一現(xiàn)狀，提高刮板運(yùn)輸機(jī)的實際應(yīng)用效果，軟起動方式逐漸發(fā)展起來，這種啟動方式可以提供無沖擊，平滑而又具有可調(diào)性的啟動力矩，保證刮板運(yùn)輸機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。而且在大型刮板機(jī)使用過程中的變頻電動機(jī)以及CST減速器閥控充液式液力偶合器等都可以進(jìn)行軟起動。現(xiàn)如今，在國內(nèi)煤礦開采過程當(dāng)中，閥控充液式液力偶合器在煤礦綜采工作面應(yīng)用越發(fā)普遍起來，然而，其價格昂貴，且需要較長的供貨期。CST減速器一般不進(jìn)行對外銷售。對于變頻電動機(jī)而言，主要有分體式和一體化的變頻電動機(jī)類型之分，雖然變頻電動機(jī)在類型上不同，但其控制原理卻沒有較大差異。在綜采工作面應(yīng)用變頻電動機(jī)，雖然干擾很小，但是價格比較昂貴。分體式變頻電動機(jī)與一體化變頻電動機(jī)正好相反。文中結(jié)合SGZ764與SGZ800刮板輸送機(jī)，進(jìn)行一款變頻電動機(jī)設(shè)計，對其系統(tǒng)控制的原理以及相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。在綜采工作面利用該變頻電動機(jī)，使得運(yùn)輸機(jī)發(fā)生的斷鏈?zhǔn)鹿蚀蠓档?，同時還能實時監(jiān)控刮板運(yùn)輸機(jī)，并對電機(jī)的輸出功率能夠合理調(diào)控，達(dá)到良好的節(jié)能作用。

1 ?變頻電動機(jī)的設(shè)計

1.1 變頻電動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.1.1 變頻電動機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

針對SGZ764和SGZ800刮板輸送機(jī)，為了實現(xiàn)其軟起動，對變頻電動機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究設(shè)計，變頻器、定子、轉(zhuǎn)子以及基座、電抗器等是其主要的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點。電抗器能夠?qū)ο到y(tǒng)功率因數(shù)進(jìn)行有效優(yōu)化，實現(xiàn)對電源浪涌現(xiàn)象進(jìn)行抑制，和控制高次諧波的出現(xiàn)。冷卻系統(tǒng)包含于基座當(dāng)中，可以避免電動機(jī)繞組出現(xiàn)較高的溫度。

1.1.2 變頻電動機(jī)電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計

變頻電動機(jī)電氣結(jié)構(gòu)主要由主控板、主回路、控制回路和驅(qū)動板組成，還包含內(nèi)外部循環(huán)風(fēng)扇以及冷卻系統(tǒng)（如圖1）。

變頻電動機(jī)主要通過以下方法控制。CD312R面板控制用于設(shè)置變頻電動機(jī)主控板的相關(guān)參數(shù)，并及時檢查電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，修改參數(shù)后，啟動電動機(jī)，或停止電動機(jī)并改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。外部控制器配置在電動機(jī)上。CANOpen協(xié)議用于設(shè)置和修改主控板的參數(shù)，并有效控制電動機(jī)的相關(guān)參數(shù)。

1.2 變頻電動機(jī)控制系統(tǒng)

1.2.1 變頻電動機(jī)控制系統(tǒng)功能說明

變頻電動機(jī)控制系統(tǒng)主要包括自動和手動兩種方式控制，可實現(xiàn)刮板輸送機(jī)斷鏈重聯(lián)和緊鏈功能。其中通過手動控制方式可以使電動機(jī)產(chǎn)生無極變速。另外，在自動控制方式下，能夠?qū)伟暹\(yùn)輸機(jī)的負(fù)載量進(jìn)行自動控制，同時依照負(fù)載量的改變，來有效調(diào)節(jié)變頻電動機(jī)的功率。通過實時的監(jiān)控電機(jī)，能夠保護(hù)電機(jī)的過電流以及過轉(zhuǎn)矩和過熱保護(hù)等。

1.2.2 變頻電動機(jī)控制原理

變頻電機(jī)控制系統(tǒng)主要保證電機(jī)通訊和對電機(jī)的實時監(jiān)控，保證電機(jī)的正常運(yùn)行，對電動機(jī)進(jìn)行急停與閉鎖等。控制系統(tǒng)的主要原理見圖2所示。

變頻電動機(jī)的電源主要有綜采工作面來提供，主要包括兩路：一路是為控制系統(tǒng)提供電源（127V），另一路電源為（1140V）。在啟動刮板輸送機(jī)之前，控制系統(tǒng)進(jìn)行有效的自檢，并將檢測數(shù)據(jù)通過CAN總線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。在保證正常數(shù)據(jù)下，正常啟動變頻電動機(jī)，并對刮板運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行啟動。

1.2.3 變頻電動機(jī)主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計

根據(jù)SGZ764和SGZ800刮板輸送機(jī)的工作環(huán)境因素及其自身特點，針對性的開展變頻電動機(jī)軟啟動設(shè)計技術(shù)參數(shù)設(shè)計，具體參見表1。

通過研究發(fā)現(xiàn)，在刮板運(yùn)輸機(jī)中應(yīng)用的一般電機(jī)和本位設(shè)計的變頻電機(jī)，不僅高度大，而且長度也大，所以，應(yīng)當(dāng)將上述電機(jī)配置在普通的刮板機(jī)上。

2 ?變頻電動機(jī)設(shè)計注意事項

①為避免電網(wǎng)受到啟動刮板運(yùn)輸機(jī)過程中產(chǎn)生的強(qiáng)大電流沖擊，應(yīng)當(dāng)將礦用隔爆型引動變電站配置在各臺變頻電動機(jī)上，刮板運(yùn)輸機(jī)的實際供電圖主要為圖3所示。

②由于變頻電機(jī)在正常工作過程中的頻率變化，會對綜采工作面的通信電纜造成干擾。因此，綜采工作面配備了MHYVP屏蔽通信電纜。

③在綜采工作面的實際應(yīng)用中，變頻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)可以允許2臺或3臺變頻電機(jī)同時工作?？刂葡到y(tǒng)基于CANOpen總線實現(xiàn)對驅(qū)動系統(tǒng)主機(jī)的控制，如圖4所示。

④以上變頻電動機(jī)的設(shè)計具有良好的保護(hù)功能，然而為了控制電機(jī)發(fā)生故障，需要進(jìn)一步設(shè)置完整的保護(hù)系統(tǒng)，將摩擦限矩器設(shè)置于加速器和變頻電動機(jī)之間，更好的保護(hù)電動機(jī)。

3 ?變頻電動機(jī)應(yīng)用效果

①隨著變頻電動機(jī)不斷應(yīng)用，在控制和降低機(jī)械沖擊方面發(fā)揮了巨大的作用，有效地控制了鍛鏈的發(fā)生。②變頻電機(jī)應(yīng)用于刮板輸送機(jī)后，重載啟動能力大大增強(qiáng)，刮板輸送機(jī)從未出現(xiàn)過壓死問題。③完善的控制系統(tǒng)，能夠?qū)伟暹\(yùn)輸機(jī)實際運(yùn)行情況展開實施監(jiān)測，更便于工作人員對設(shè)備進(jìn)行維修。④刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行過程中，變頻電動機(jī)能為對其負(fù)載情況實施監(jiān)測，并對功率進(jìn)行有效調(diào)整，實現(xiàn)節(jié)能的作用。

4 ?結(jié)語

在綜采工作面中，刮板運(yùn)輸機(jī)發(fā)揮著非常重要的作用，穩(wěn)定的運(yùn)輸性能，是提高綜采工作面生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。在刮板運(yùn)輸機(jī)中應(yīng)用變頻電動機(jī)，還可實時的監(jiān)測輸送機(jī)的運(yùn)行情況，合理匹配輸送能量，達(dá)到良好的節(jié)能作用。

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