高壓變頻裝置在綜放工作面刮板輸送機(jī)上的應(yīng)用

黃賢鋒

（山東兗礦設(shè)計(jì)咨詢有限公司， 山東 鄒城 273500）

引言

煤礦綜放工作面刮板輸送機(jī)傳統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行方式大多采用高低速模式，該模式下電機(jī)啟動(dòng)瞬間往往形成數(shù)倍于正常工作狀態(tài)下的沖擊負(fù)荷和沖擊電流，給設(shè)備機(jī)械、電氣部件帶來較大損傷，啟動(dòng)頻繁時(shí)更是容易造成電機(jī)燒壞等現(xiàn)象，從而大大降低了設(shè)備使用壽命。隨著液力耦合器式軟啟動(dòng)CST[1-2]、減速器輸出可控軟啟動(dòng)TTT[3]等模式在刮板輸送機(jī)上的運(yùn)用，雖然解決了以上問題，但在設(shè)備重載啟動(dòng)、無級(jí)調(diào)速、節(jié)能運(yùn)行及運(yùn)行維護(hù)上仍然存在不足。

趙樓煤礦5302 綜放工作面前部刮板輸送機(jī)采用新型ZJT4-1600/3.3 礦用隔爆兼本質(zhì)安全型高壓交流變頻調(diào)速裝置（以下簡(jiǎn)稱變頻器）啟動(dòng)運(yùn)行模式，既不會(huì)對(duì)設(shè)備本身和電纜造成沖擊傷害，又能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的無級(jí)調(diào)速、節(jié)能運(yùn)行，且維護(hù)方便，可以在設(shè)備壓車等復(fù)雜生產(chǎn)狀況下重載啟動(dòng)[4]。目前5302綜放工作面已進(jìn)入末采階段，前部刮板輸送機(jī)變頻器的使用是兗礦集團(tuán)千米深井第一次嘗試，既大大降低了設(shè)備故障率，又為將來高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井發(fā)展指明了方向。

1 變頻器使用簡(jiǎn)介

ZJT4-1600/3.3 礦用隔爆兼本質(zhì)安全型高壓交流變頻調(diào)速裝置適用于交流50 Hz、電壓3 300 V、功率1 600 kW 及以下三相交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制。

變頻器為兩象限運(yùn)行變頻器，適用于煤礦井下存在瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)的惡劣環(huán)境中，可用于膠帶運(yùn)輸機(jī)、刮板輸送機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等類似場(chǎng)合，不能用于絞車提升等四象限運(yùn)行場(chǎng)合。

產(chǎn)品由ZLJ4-1600/3.3 礦用隔爆兼本質(zhì)安全型高壓整流器和NJ4-1600/3.3 礦用隔爆兼本質(zhì)安全型高壓逆變器組成。

1.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

該變頻器具有過載、短路、過電壓、欠電壓、缺相、過熱、漏電、接地等保護(hù)功能，且配有10 寸彩色顯示屏實(shí)時(shí)顯示各工況狀態(tài)。本產(chǎn)品采用四電平IGBT 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得輸出電壓波形逼近正弦波，從而提高輸出轉(zhuǎn)矩，降低電機(jī)噪聲和發(fā)熱量，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命。

本產(chǎn)品具有啟動(dòng)電流小、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、啟動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)異步交流電機(jī)在各種負(fù)載情況下的平滑啟動(dòng)、調(diào)速、軟停車等功能，降低電氣及機(jī)械的啟動(dòng)沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。使用多臺(tái)變頻器拖動(dòng)刮板輸送機(jī)時(shí)，各變頻器之間的功率自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)之間的動(dòng)態(tài)功率平衡。

1.2 適用范圍

安裝地點(diǎn)的海拔不超過2 000 m，工作環(huán)境溫度為-5～40 ℃，空氣相對(duì)濕度不大于95%（+20 ℃）。適用于有甲烷與煤塵爆炸性氣體的環(huán)境，無破壞金屬和絕緣材料的腐蝕性氣體的地方，環(huán)境污染等級(jí)為3 級(jí)，輸入電壓波形為正弦波，輸入電壓幅值波動(dòng)不超過額定值±15%。

2 工作面主要配套設(shè)備

工作面主要配套設(shè)備見下頁表1。

表1 主要配套設(shè)備

3 工作面地質(zhì)條件

5302 綜放工作面是趙樓煤礦五采區(qū)第二個(gè)區(qū)段的3 煤綜放工作面，煤層厚度3.0～8.7 m，平均6.55 m，工作面標(biāo)高-866.5 m，兩順槽長(zhǎng)度1 510 m，工作面面長(zhǎng)250 m。工作面末采階段，兩順槽高差逐漸增大，最大達(dá)到52.6 m，工作面大高差額外增加了刮板輸送機(jī)的負(fù)荷；并且煤層埋藏深，頂?shù)装鍑鷰r壓力大，周期來壓期間工作面片幫嚴(yán)重，增加了刮板輸送機(jī)重載啟動(dòng)的次數(shù)，因此現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)綜放工作面前部刮板輸送機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成了較大的影響。

4 現(xiàn)場(chǎng)使用情況

5302 綜放工作面投產(chǎn)以來，截至目前已推進(jìn)了1 260 m，生產(chǎn)原煤338 萬t。最高日產(chǎn)1.8 萬t、最高月產(chǎn)32 萬t，各項(xiàng)生產(chǎn)記錄均創(chuàng)趙樓煤礦新高。工作面在回采期間，安裝變頻器的前部刮板輸送機(jī)與同等型號(hào)未安裝變頻器的后部刮板輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況形成了鮮明的對(duì)比，見表2。

表2 前、后部刮板輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況對(duì)比

5 結(jié)論

1）保護(hù)機(jī)械設(shè)備。前部刮板輸送機(jī)使用變頻器后輸送機(jī)勻加速啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)（啟動(dòng)時(shí)間50 s 左右），輸送機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行緩慢平穩(wěn)，大大降低了刮板輸送機(jī)啟動(dòng)瞬間沖擊力，輸送機(jī)減速箱、電機(jī)、鏈輪、鏈條、彈性墊等整個(gè)傳動(dòng)、運(yùn)行系統(tǒng)的沖擊力大大降低，同時(shí)輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾電機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行功率平衡，相較于使用傳統(tǒng)雙速電機(jī)的后部刮板輸送機(jī)故障率明顯降低，提高了工作面開機(jī)率，大大延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，為礦井節(jié)省了大量的材料消耗費(fèi)用。

2）檢修方便。變頻器可以方便地調(diào)整輸送機(jī)運(yùn)行速度，從而控制輸送機(jī)刮板和鏈條所需停止的位置，更易于更換刮板和處理變形的鏈環(huán)。

3）電控操作簡(jiǎn)單快捷。調(diào)整輸送機(jī)正車、反車和高低速運(yùn)行不用在開關(guān)上進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)，可直接在輸送機(jī)控制臺(tái)上操作按鈕，既方便又快捷。

4）便于組織生產(chǎn)。當(dāng)輸送機(jī)負(fù)荷增大時(shí)，輸送機(jī)運(yùn)行速度下降，司機(jī)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況降低采煤機(jī)速度或停止截割，以降低輸送機(jī)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

5）降低職工的勞動(dòng)量。輸送機(jī)啟動(dòng)平緩，大大降低了輸送機(jī)電機(jī)、鏈條、接鏈環(huán)、鏈輪等配件的消耗，不但節(jié)省了大量的材料消耗費(fèi)用，還大大降低了一線職工更換輸送機(jī)配件的工作量。

趙樓煤礦5302 綜放工作面前部刮板輸送機(jī)變頻器的使用，可為兗礦集團(tuán)千米深井、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件復(fù)雜、頂?shù)装鍥_擊壓力大的綜采放頂煤工作面提供成功的案例。