煤矿井下大功率刮板运输机采用变频软启动替代CST软启动的优势焦阳

煤矿井下大功率刮板运输机采用变频软启动替代CST软启动的优势焦阳

焦阳

（陕煤集团神南产业发展有限公司陕西榆林719300）

摘要：本文对大功率刮板输送机启动原理进行了分析，对现场CST软启动存在问题进行了总结，指出了大功率变频软启动技术解决问题的优势。变频启动技术应用在煤矿井下刮板输送机机上，具有可靠性高、适用范围广、维护工作量小、效率高等特点。

关键词：刮板运输机；CST；变频；软启动

1刮板输送机软启动方式及其特点分析

大功率刮板输送机在多机驱动方式下，启动过程中对刮板输送机冲击很大，在生产过程中载荷频繁的变化，很有可能会导致各驱动电机负载分配失衡、负载震荡，造成刮板运输机传动系统和链条的应力加大，严重时甚至可能烧毁电机，因此要求在大功率刮板运输机上的软启动装置应该具有以下特点：

1、在使用过程中尽可能保证电机在无负载的情况下启动；

2、多电机驱动下必须实现顺序启动；

3、运转过程中各电机驱动负载平衡；

4、能够平稳且迅速的建立起扭矩；

5、电气设备必须符合井下防爆要求。

2刮板输送机CST软启动特点及存在问题

2.1刮板输送机CST启动特点

CST能够在启动、加速及停车过程中平滑地控制刮板运输机的速度，从而减小了瞬间尖峰张力变化对传动系统的冲击和破坏。

图1CST启动曲线

2.2刮板输送机CST启动技术使用过程中出现的故障

1、刮板机机尾运输机离合器抱死，自工作面投产频繁出现离合器压力高。使用6个月，过煤量543万吨。

2、刮板机机尾驱动部，减速器声音异常，油质化验大量铜沫。使用2个月，过煤量232万吨。

3、破碎机减速箱高温且有异响。

大功率刮板机现使用CST软启动技术，在使用过程中主要出现过离合器抱死、减速器高温、异响等故障，严重影响到了煤矿的正常安全生产。

3解决方案

3.1变频启动技术的系统组成

3.1.1配电系统

整套系统由三台BPJ-2000/3300隔爆兼本质安全型交流变频器、三台隔爆型移动变电站、防爆电机以及电缆等其它配件组成，1#变频器为主机，2#、3#变频器为从机，通过高速总线使得三台变频器之间实现系统的功率平衡，减少了系统的机械冲击以及实现了系统的重载软启动。

井下三机变频器供电系统为10kV供电系统，每台变频器配备单独的移动变电站，移动变电站输入电压等级为10kV，输出电压等级为2x1903V，每两相输出电源之间存在30度的相位差，为变频器提供12脉冲电源，可以降低谐波对网侧的干扰。

电机的绕组温度、轴承温度以及减速机高低速轴承温度、油温等模拟量信号都通过变频器的模拟量信号采集箱，采用CAN总线通信的方式实现模拟量信号的传输与保护。

3.1.2变频器控制系统

变频器采用直接转矩控制（DTC）。

3.1.3变频器与CST启动技术方案对比

3.1.4变频驱动在刮板运输机中应用的优势

1、大转矩平稳启动

采用变频调速技术启动时，系统根据负载的状况设定与之适用的S型加减速曲线，启动转矩大，最大程度降低对电机及刮板机的冲击损伤，延长刮板机的使用寿命，降低维修费用。应用变频软启动技术后，设备启动电流和电压变化平稳

2、控制精度高、响应速度快

大柳塔煤矿3×1600KW变频三机使用变频器直接转矩控制系统，输出转矩的控制精度有了很大的提高，输出频率对速度控制，负荷波动时，速度也不会改变。特别适应刮板输送机这类刚性连接的设备，由于采用直接转矩控制，在保证了大启动转矩要求的同时，还能做到快速响应，防止大的冲击对设备及电网的负面影响。

3、提高电机功率因数

采用变频器后功率因数可达0.95以上，降低无功功耗，解决了目前设备因压降而造成的供电距离缩短的问题。效率提高。采用变频器控制后，电机与减速器之间采用直接联接，传递效率可提高5%--10%。

4、刮板运输机断链保护

在井下生产过程中，刮板运输机经常出现卡链、馈链的现象。严重时，还会出现断链，直接影响正常的安全生产。依据高压变频器使用经验，可以通过电流的下降率来判断刮板运输机链条是否发生断链。通过检测电流下降率来判定刮板机是否发生了断链，进而立即停机，防止断链故障进一步扩大，减少断链恢复时间。

5、启动、运行的转矩保护

在井下实际生产过程中，经常有需要重载启动的情况。变频器通过软件将启动过程和正常运行过程的最大电流和最大转矩的上限、下限分别给定。这样就区分出是重载启动还是运行过程中出现的卡链和馈链的情况了。

6、减小了刮板运输机所受到了的冲击。

刮板输送机重载频繁启动是设备的典型工况条件。无论是高低速电动机还是CST在设备启动过程中都不可避免地存在电气冲击和机械冲击，每次设备启动都存在对机械系统和电气系统不同成度的损伤。

采用变频起动可任意设置加速时间，达到不超过设备正常运行时的机械和电气冲击，从而减少设备的损伤。

5结论

本文对煤矿井下刮板运输机使用CST软启动过程中出现的故障进行了总结，认为随着现代控制技术、电力电子技术的快速发展，高电压、大功率电力电子器件的开发与使用，交流变频调速技术，以其精确灵活的控制功能、运行的稳定可靠性，以及优越节能的效果正逐步的取代原有传统的CST软启动驱动系统,成为刮板运输机的主流驱动设备。

参考文献：

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[2]沈宜民.变频器在综采工作面刮板输送机上的应用[J].商品与质量：工业技术，2011（10）：59.

[3]查伏强.变频技术在大功率刮板输送机上的使用.《科技资讯》,2015,13(25):22-23