八寶井井下大功率主提升強力皮帶地面變頻遠程拖動及控制

摘要：本文主要介紹了國產高壓變頻器在煤礦皮帶運輸機中的應用情況。針對由地面2臺高壓變頻器起動井T2臺皮帶大功率高壓電動機(2x630kW)，而且在井下進行控制，采用了一系列方法成功的解決了皮帶運輸機運行中的同步、功率平衡，調蓮以及各種保護等問題。成功地應用在白山八寶煤業公司八寶井主提升皮帶機。應用情況表明，這種控制方式的應用是成功的。

關鍵詞：高壓變頻囂 功率單元串聯多電平 煤礦皮帶運輸機 同步控制

中圖分類號：TD53 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)02(b)-0090-01

隨著電力電子技術、控制技術和電力器件制作工藝的進步，變頻器技術發展迅速，尤其是國產變頻器的發展更是如此，國產變頻器經歷了一段曲折的路程，現在走上了飛速發展的時期，國產變頻器在風機、水泵等一般負載上的應用已成熟，在提升機、皮帶運輸機等特殊負載上的應用實例也有，但很少，但是，應用在煤礦井下皮帶運輸機上卻沒有，因為高壓變頻器均為非防爆設備，不允許在井下使用，若要制造成防爆型的，成本將非常高，而且體積相當龐大，因此到現在為止還沒有防爆型高壓變頻器，本文重點介紹地面高壓變頻器帶動井下皮帶運輸機是怎樣實現運程控制的。

1地面變頻器帶動井下皮帶運輸機控制系統的應用

1.1系統概述

皮帶機一般由膠帶運輸機(含漲緊、抱閘等)、供電系統、驅動系統(如軟啟動、液力偶合器、CST、變頻器等)和電控系統(含傳感器等)組成，其中供電系統根據驅動系統的不同配置可以有不同的配套，但一般都有饋電開關、磁力啟動器和照明綜合保護器等組成，而電控系統一般由PLG控制箱、操作臺和各類保護傳感器組成，它們之間通過控制電纜和通訊電纜進行連接，以完成設備間的檢測和控制。

1.2通訊系統網絡結構圖

各控制設備和系統間通過通訊方式完成信息交換和控制任務，現場設備和傳感器等與控制器間通過硬接線完成信息交換和控制任務，地面設備與井下設備間采用光纖進行通訊。

1.3地面設備介紹

在地面控制中心，設備主要由變頻器柜、PLc控制柜，操作臺、工控機和視頻顯示設備等組成。

1.3.1PLC控制柜

本機柜為整個系統的主控制柜，內安裝有西門子S7CPU315-2DP PLC及I/O模塊、MOXA以太網交換機、視頻光纖接收機、開關電源組件、UPS電源等組成，是系統的信息控制和交換中心。

7-300除完成本機I/0的信號采集和控制任務外，還與變頻器的S7-200PLC通過ProfiBUS通訊方式交換信息，并有故障、急停、就緒等硬接線信號聯系；與操作臺的觸摸屏通過MPI電纜連接進行信息交換。

在本機柜中安裝的MOXA交換機通過光纖完成井上和井下的信息溝通，其輸出的電信號通過以太網口完成與上位IPC610工控機及操作臺觸摸屏的信息交換。

1.3.2操作臺

本設備安裝有數顯儀表、觸摸屏及指示燈、按鈕、轉換開關等。操作臺的觸摸屏和PLC控制柜的CPU315-2DP PLC之間通過MPI通訊適配器進行通訊。操作控制方式有遠控、就地、檢修等，設備選擇有雙機、單機運行等。

1.4井下設備介紹

井下現場設備主要有變頻電動機、冷卻水泵、抱閘裝置、漲緊裝置、KXJI-127PLC控制箱(內裝S7-200 PLC)、THl-24本安操作臺(內嵌昆侖通態操作屏)、皮帶機保護裝置、饋電開關和磁力啟動器等組成。

1.4.1PLC控制箱

PLC控制箱內部配置開關電源、本安電源、西門子s7

CPU226PLC及I/0模塊、MOXA以太網交換機及視頻光纖發送器等組成。

CPU226PLC主要采集外部傳感器的信息，并通過程序計算和判斷各設備的狀態，以便發出相應的控制指令。所有傳感器及執行器的接線都是通過控制箱上部的接線接線腔引入，并通過內部的JD9-48接線端子與PLC的I/0模塊對應通道相連接。與PLC控制箱相連接的傳感器，如皮帶機必備的“六大”保護裝置、電機溫度傳感器、電機速度傳感器、漲緊力壓力傳感器、制動閘位置傳感器、磁力啟動器的接觸器輔助接點等，執行器如制動裝置的啟/停、磁力啟動器的起/停、變頻器的使能、灑水電磁閥的開/合等。

1.4.2本安操作臺

本設備安裝有觸摸屏及指示燈、按鈕、轉換開關等。操作臺的觸摸屏和控制籍的CPU226PLC之間通過485通訊協議進行通訊。

通過操作屏可以顯示系統信息，包括操作方式、通訊系統狀態、保護信息、驅動系統運行信息等。

本電控系統，可以根據《煤礦安全規程》規定配備必須的“六大保護”裝置，并根據用戶要求裝設特殊用途的傳感器，主要有堆煤傳感器、速度傳感器、煙霧傳感器、溫度傳感器、超溫灑水滅火裝置，跑偏開關、縱撕保護傳感器、急停閉鎖開關、綜合通訊信號機、測溫傳感器等。

2結語

本系統的應用解決了非防爆設備無法入井的難題，這兩套變頻裝置如果要做成防爆型的，其費用要增加240萬，而且井下要掘出很大的硐室來擺放這兩套變頻及其配套的高壓開關，此項費用也可節約130萬，此兩項費用節約近370萬。另外，本系統的特點是：采用了高壓變頻器遠距離進行皮帶機驅動，由地面控制中心對現場設備進行集中檢測和控制，應用后設備運行穩定、可靠，應用效果明顯。