大柳塔煤矿活鸡兔井12煤复合区胶带机变频改造分析

大柳塔煤矿活鸡兔井12煤复合区胶带机变频改造分析

杨学辉

（神东煤炭集团大柳塔煤矿陕西省神木县719300）

摘要：针对大柳塔煤矿活鸡兔井12煤复合区胶带机现状进行研究，提出合理变频改造方案，并对改造前后进行不同角度的研究与探讨，对于改造工程起帮助与指导作用，有利于煤矿企业生产技术改造时参照。

关键词：CST；变频调速；胶带机；煤矿企业

引言

大柳塔煤矿活鸡兔井12煤复合区集运胶带机安装于2015年，安装设备选型时选用CST双驱动，在生产实践中出现一些问题，给煤矿生产运输的可靠性、安全性带来了考验，经过多方面论证，准备进行胶带机系统技术改造，实现胶带机变频调速控制及张紧变频控制，有利于胶带机运输的故障减少，提高系统运行的可靠性，保障生产接续合理进行。

1原胶带机系统

1.1原胶带机驱动系统情况

大柳塔煤矿活鸡兔井12煤复合区胶带机是12煤复合区下分层煤炭运输胶带机，肩负着12下202、12下204等综采工作面的原煤运输工作，将煤从综采面运入主井2号原煤仓，12下202工作面已经回采完毕,当前此部胶带机负责运输连掘工作面煤炭运输。

12煤复合区胶带机参数:运输长度1000米，带面宽1.4M，设计运量：2500T/h,带速4.2M/S。

12煤复合区胶带机CST型号：CST420KS,单台功率：465KW，2003年出厂；张紧装置为PAW，全矿无使用该张紧装置。

12煤复合区启动控制装置为联力14回路组合开关，2005年出厂，服务年限达12年。

1.2原胶带机系统工作原理

CST系统是由电液系统，机械传动系统，风冷交换系统，油泵润滑系统及控制系统组成。CST可控启动传输系统是由湿式离合器装置和液压控制系统组成的一个多级齿轮减速器。它是专门以逐渐加速的加速度平滑启动运送大惯性载荷，如煤炭或金属矿石的长距离带式输送机而设计的。CST装置的输出轴扭矩是由液压控制系统控制的，它随着离合器上的压力变化而变化。

1.3原胶带机系统存在的问题

该胶带机驱动、张紧装置为本矿以及全公司唯一一套在用系统，给检修维护保养工作带来很多不便，尤其是此套装置张紧系统经过大修，修复后安装于此部胶带机。设备老旧、维修难度大、无备件，设备坏后无更换备件，检修质量难以保证。设备运行时间较长，很难保证可靠运行，老化严重，故障频发。由于该集运胶带机运输计划服务时间超过10年，现在状态已经不能满足后续生产需要。部分电器控制设备老化严重，接触不良，故障后很难找到故障点。张紧钢丝绳不能松到位，同时自动张紧控制经常出问题，运行张力不稳定，存在安全隐患。

联力组合开关由于长期高负荷使用，目前停送电后经常出现异常问题，可靠性不高，需要经常开盖检修，人员维护不便、维护量大。

2变频调速系统

2.1变频调速系统使用状况

2.1.1国内变频高速装置使用情况

变频调整系统涉及到电力、电子、电工、通信与控制等多个领域，随着现代电子技术、计算机技术的飞速发展，自动控制技术不断进步，以变频调速集中控制技术不断应用到各个行业，给企业带来了技术改造的进步，同时也促进经济与社会效益的双赢。

2.1.2我矿变频高速装置使用情况

我矿目前仅有2部胶带机采用CST控制，由于改造复杂性，暂时选择使用CST，凡是新安装工作面全部采用了变频调速控制，给生产带来极大的方便，大大降低了设备检修维护工作，减少了设备的维护成本，给生产带来了方便。

2.2变频调速系统原理

我们知道三相交流异步电动机的转速为：

其中：f为电源的频率；

P为电动机定子绕组的磁极对数；

s为转差率。

可见在转差率一定的条件下，只有改变电源频率或者改变磁极对数来改变电动机的转速，在实际实用中改平稳平滑改变转速的要求，改变磁极对数冲击较大，不能实现大范围的速度调整。在实际应用中采用改变频率调整转速的方式更符合生产需要。

我矿所有变频胶带机驱动装置均采用交-直-交变频器，交直交变频器是先把固定的交流电通过整流单元变成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调节的交流电，由于逆变时控制简单方便，在频率的调节范围以及逆变后的电源特性较有优势，所有我矿均采用此种方式的工作原理。

2.3变频调速在胶带机中的应用优势

（1）启停控制优势。变频高速装置能实现S启动与停止，让胶带机速度从零开始加速启动，根据用户实际需要平衡的加速，根据实际场景任意设置启动方式或者启动线，减少机械冲击，减少设备损耗。

(2)高速范围宽。由于变频器工作原理决定调整转速与频率成正比，则改变频率时可以实现0-60HZ的变化，电机转速范围明显变大，更好地满足胶带机运转需求。

(3)高精度控制、功率平衡性好;目前煤矿井下环境非常恶劣,采用传统方式启动一些大功率的电动机,非常困难。电压、功率损失较大,还不能保证设备的正常运转,且带式输送机使用的变频器大多采用无速度传感器直接转矩控制方式,该变频调速控制方式可以分别对异步电动机的磁通和转矩电流进行检测、控制,并自动改变电压和频率,使指令值和检测实际值达到一致,该变频调速控制方式大大提升了带式输送机的静态精度和动态品质,使控制精度、功率平衡性都大大提高。

3CST与变频调整装置比较

表1变频调速与CST比较

4胶带机改造

4.1改造方案

大柳塔煤矿活鸡兔井12煤复合区胶带机当前正在生产运行中，改造必然会造成设备停机影响生产，给改造造成一定的障碍，为最大程度减少影响，所以在改造时着重考虑做好以下几点：

一是改造时要对驱动设备底座进行量身定做，免于地锚的改造，可直接安装。

二是如一台CST能正常驱动生产，可将2#CST提前撤掉，以便于新的设备提前安装。

三是提前撤掉巷道中影响设备进出的电器设备。

四是张紧部地锚实地测量定做，且能整体安装到位。

五是新变频装置及电机可提前安装到位，并调试正常。

经过提前的准备，对设备量身定做好，可以提前对设备安装到位，并调试正常，且不影响生产，能给改造创造有利的条件，对改造顺利进行有积极作用。

4.2设备选型及特点

胶带机改造主要是对驱动装置，变频装置，控制装置，张紧系统，胶带机保护等系统改造。

驱动装置采用：YBBP-450M-4变频电机，沃德减速机，油泵，散热风扇。

变频器：型号：ZJT-3*500/600变频器，其控制与整流逆变装置一体，应用技术成熟，售后服务到位，是我矿选型最多的变频器。ZJT-3x500/66矿用隔爆兼本质安全型新组合变频调速装置采用国际先进ABBACS800水冷系列通用变频器单元，可同时对3台及以下三相交流电动机进行软起动、软停止和变频调速控制，并能对电动机及供电线路进行保护；配有660VAC、220VAC、24VDC辅助电源，供输送机附属设备、以及控制使用。作为隔爆型的带式输送机的软启动器、软停止的自动控制装置，可广泛用于含有甲烷混合气体、具有煤尘爆炸危险的煤矿井下输送机驱动控制。

张紧变频器：采用北京山潜天恒有限公司生产的KXJT-40/1140（660）SMPW智通张紧变频装置，采用ABB四象限变频控制，检测方式为张力传感器反馈采用AB的PLC，性能可靠，故障率低，维护量小；其特点如下：

提供三种控制模式：手动控制、卷带控制、自动控制；

大屏幕彩色液晶显示屏显示运行和故障信息；

张力控制精确度为正、负1KN，更灵敏、更精确，进行无极调速；

连续调节距离长，无调节行程限制；

动力传输是电气控制，通过变频驱动控制输出扭矩；

张紧时钢丝绳卷筒的转速无极，可以获得任意转速；

可双向运转，更方便的更换钢丝绳；

具有具有过载、短路、缺相、漏电闭锁、漏电、过压、欠压、急停、液压力、小车限位、过张力等保护功能。

5结语

经分析，变频调速装置在大柳塔煤矿活鸡兔井12煤复合区胶带机改造是可行的，因变频调速装置用于长距离带式输送机电机控制有显著的经济效益,是一种理想的调速控制方式。它既满足了安全生产的需要,克服了交流电动机直接启动的缺点,又提高了设备的效率,并且大大减少了设备维护维修费用,其直接和间接经济效益十分明显。此外,交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、改善电动机工况性能、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能,高效率、高功率因数和节电效果、广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。

参考文献

[1]肖守业.浅谈变频器在胶带输送机上的应用[J].中国科技博览.2013.10.228页

[2]北京山潜.智能MPW变频张紧装置[EB/OL].