黃玉川煤礦東西大巷膠帶運輸機設備選型

王榮

摘 要：根據礦井設計方案，黃玉川煤礦洗煤廠距離礦井井田約10km，因此，其主運系統運量大，運距長，其中東西大巷長度約5.06km，該段膠帶運輸機所需驅動功率較大，機頭位置距離井口較遠，無法使用傳統的大功率變頻驅動裝置，而適合井下使用的防爆變頻器，最大驅動功率為1000 kW。同時，需考慮設備和相關工程投資。

關鍵詞：大功率 防爆變頻驅動 多電機 功率平衡

中圖分類號：TD5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0081-01

1 論證背景

黃玉川井田位于內蒙古準格爾煤田中西部。行政區劃隸屬于準格爾旗長灘鄉和薛家灣鎮管轄。東西長約8.9 km，南北寬約5.5 km，面積約42.6794 km2。礦井地質資源量為1507.31 Mt。采用斜井立井開拓方式，設計生產能力10.00 Mt/a。礦井投產后，兩個水平同時開采，在一水平布置一個綜采工作面，在二水平布置一個綜放工作面，設計產能分別為4 Mt/a和6 Mt/a。永久主運輸系統的原煤通過外運通道和外運主斜井運至建在距井田10 km遠的哈爾烏素露天礦的洗煤廠。

根據生產能力核算，主運輸系統需配置帶寬1.8 m，運量3500 t/h的膠帶運輸機。其中，主運輸系統中的東西大巷長度為5060 m，提升高度120 m，鑒于礦井其他已采購、選定的主運輸系統膠帶運輸機均采用變頻驅動裝置，為最大限度的保證礦井設備的統一，減小日常使用和維護的技術難度，本次論證的設備的驅動裝置考慮配置變頻驅動系統。

2 比選方案

2.1 現場工況

東西大巷一段基本參數：L≈2560m，角度多變，提升高差H≈55m，

東西大巷二段基本參數：L≈2500m，角度多變，提升高差H≈62.9m。

2.2 不同方案比選

根據目前國內膠帶輸送機及阻燃膠帶的制造水平和使用成熟的變頻驅動技術的情況，在眾多的方案中，初步篩選出以下兩個方案進行最終比選。

方案一：采用一條頭部集中驅動膠帶輸送機。

基本參數：輸送機機長L≈5060 m，角度多變，提升高差H≈120 m，運量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4.5 m/s。

經計算：最大圓周力1096kN，滾筒軸功率4932 kW，需配置雙滾筒三電機（防爆）驅動3×2240 kW，使用ST6300型阻燃輸送帶。

驅動方案：因目前還沒用如此大功率的礦用防爆變頻器，因此，該方案中，變頻器需放置于地面?？煽紤]將變頻器置于主斜井井口（距離膠帶機機頭約5200 m），或者，在膠帶輸送機機頭正上方建設變頻器室，將電纜經鉆孔至膠帶機機頭。

方案二：使用兩部膠帶輸送機搭接方案。

東西大巷一部膠帶機。

基本參數：膠帶輸送機機長L≈2560 m，角度多變，提升高差H≈55 m，運量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4 m/s。

經計算：最大圓周力540kN，滾筒軸功率2160 kW，需配置雙滾筒三電機驅動3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃輸送帶。

驅動方案：選用1000 kW防爆變頻器，實現就地控制。

東西大巷二部膠帶機。

基本參數：膠帶輸送機機長L≈2500 m，角度多變，提升高差H≈62.9 m，運量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4 m/s。

經計算：最大圓周力560kN，滾筒軸功率2240 kW，需配置雙滾筒三電機驅動3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃輸送帶。

驅動方案：選用1000 kW防爆變頻器，實現就地控制。

3 選型論證

經勘查，如使用一部膠帶輸送機，該膠帶機頭上方方圓1km范圍內溝壑縱橫，建設變頻器機房及架設地面供電纜線存在較大的困難，成本投入太高。且該地域為周邊多家礦井的交界地帶，各礦井的開采生產將可能產生塌陷危害。因此，主要討論將變頻器置于外運主斜井井口的方案。

該方案中變頻驅動裝置距離電機約5.2 km，由于供電距離較長，已達到很多變頻器輸出電纜上限，存在電纜壓降、變頻器輸出諧波和共模電壓影響等問題。在礦用膠帶機多電機驅動領域，各知名變頻驅動裝置生產廠家尚沒有在礦井下的成熟業績。同時，各廠商提供的咨詢方案中，為解決電纜壓降較大的問題，需將變頻器輸出電壓升至更高的非額定電壓輸出值，設備將長時間工作在非常態工況下。對設備長時間運行不利，且需要選用更高電壓等級的電纜，增加投資成本。同時，由于電機與控制系統距離較遠，電機運行參數采集、傳輸存在一定的延時和不穩定，對多電機的功率平衡控制效果較差。

方案二中變頻驅動單元布置在膠帶輸送機機頭位置，可使用井下中央變電所將10 kV高壓供電至機頭配電硐室。在神華神東煤炭公司大柳塔煤礦已有青島天信公司的礦用防爆型1000 kW/1140 V變頻器在主運輸膠帶機成功應用的案例，由于變頻器距離電機較近，可以很好的實現多電機之間的功率平衡。經現場調研，使用效果良好。但該方案由于需要增加一部膠帶機的機頭驅動部，需增加一個機頭硐室，需要增加礦建工程的投入。

最終，兩個方案的經濟投資情況如何，我們也進行了統計比對。

經過技術和經濟比選，我們認為方案二更適合現場工況的使用要求，同時，也更加經濟。endprint

摘 要：根據礦井設計方案，黃玉川煤礦洗煤廠距離礦井井田約10km，因此，其主運系統運量大，運距長，其中東西大巷長度約5.06km，該段膠帶運輸機所需驅動功率較大，機頭位置距離井口較遠，無法使用傳統的大功率變頻驅動裝置，而適合井下使用的防爆變頻器，最大驅動功率為1000 kW。同時，需考慮設備和相關工程投資。

關鍵詞：大功率 防爆變頻驅動 多電機 功率平衡

中圖分類號：TD5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0081-01

1 論證背景

黃玉川井田位于內蒙古準格爾煤田中西部。行政區劃隸屬于準格爾旗長灘鄉和薛家灣鎮管轄。東西長約8.9 km，南北寬約5.5 km，面積約42.6794 km2。礦井地質資源量為1507.31 Mt。采用斜井立井開拓方式，設計生產能力10.00 Mt/a。礦井投產后，兩個水平同時開采，在一水平布置一個綜采工作面，在二水平布置一個綜放工作面，設計產能分別為4 Mt/a和6 Mt/a。永久主運輸系統的原煤通過外運通道和外運主斜井運至建在距井田10 km遠的哈爾烏素露天礦的洗煤廠。

根據生產能力核算，主運輸系統需配置帶寬1.8 m，運量3500 t/h的膠帶運輸機。其中，主運輸系統中的東西大巷長度為5060 m，提升高度120 m，鑒于礦井其他已采購、選定的主運輸系統膠帶運輸機均采用變頻驅動裝置，為最大限度的保證礦井設備的統一，減小日常使用和維護的技術難度，本次論證的設備的驅動裝置考慮配置變頻驅動系統。

2 比選方案

2.1 現場工況

東西大巷一段基本參數：L≈2560m，角度多變，提升高差H≈55m，

東西大巷二段基本參數：L≈2500m，角度多變，提升高差H≈62.9m。

2.2 不同方案比選

根據目前國內膠帶輸送機及阻燃膠帶的制造水平和使用成熟的變頻驅動技術的情況，在眾多的方案中，初步篩選出以下兩個方案進行最終比選。

方案一：采用一條頭部集中驅動膠帶輸送機。

基本參數：輸送機機長L≈5060 m，角度多變，提升高差H≈120 m，運量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4.5 m/s。

經計算：最大圓周力1096kN，滾筒軸功率4932 kW，需配置雙滾筒三電機（防爆）驅動3×2240 kW，使用ST6300型阻燃輸送帶。

驅動方案：因目前還沒用如此大功率的礦用防爆變頻器，因此，該方案中，變頻器需放置于地面。可考慮將變頻器置于主斜井井口（距離膠帶機機頭約5200 m），或者，在膠帶輸送機機頭正上方建設變頻器室，將電纜經鉆孔至膠帶機機頭。

方案二：使用兩部膠帶輸送機搭接方案。

東西大巷一部膠帶機。

基本參數：膠帶輸送機機長L≈2560 m，角度多變，提升高差H≈55 m，運量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4 m/s。

經計算：最大圓周力540kN，滾筒軸功率2160 kW，需配置雙滾筒三電機驅動3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃輸送帶。

驅動方案：選用1000 kW防爆變頻器，實現就地控制。

東西大巷二部膠帶機。

基本參數：膠帶輸送機機長L≈2500 m，角度多變，提升高差H≈62.9 m，運量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4 m/s。

經計算：最大圓周力560kN，滾筒軸功率2240 kW，需配置雙滾筒三電機驅動3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃輸送帶。

驅動方案：選用1000 kW防爆變頻器，實現就地控制。

3 選型論證

經勘查，如使用一部膠帶輸送機，該膠帶機頭上方方圓1km范圍內溝壑縱橫，建設變頻器機房及架設地面供電纜線存在較大的困難，成本投入太高。且該地域為周邊多家礦井的交界地帶，各礦井的開采生產將可能產生塌陷危害。因此，主要討論將變頻器置于外運主斜井井口的方案。

該方案中變頻驅動裝置距離電機約5.2 km，由于供電距離較長，已達到很多變頻器輸出電纜上限，存在電纜壓降、變頻器輸出諧波和共模電壓影響等問題。在礦用膠帶機多電機驅動領域，各知名變頻驅動裝置生產廠家尚沒有在礦井下的成熟業績。同時，各廠商提供的咨詢方案中，為解決電纜壓降較大的問題，需將變頻器輸出電壓升至更高的非額定電壓輸出值，設備將長時間工作在非常態工況下。對設備長時間運行不利，且需要選用更高電壓等級的電纜，增加投資成本。同時，由于電機與控制系統距離較遠，電機運行參數采集、傳輸存在一定的延時和不穩定，對多電機的功率平衡控制效果較差。

方案二中變頻驅動單元布置在膠帶輸送機機頭位置，可使用井下中央變電所將10 kV高壓供電至機頭配電硐室。在神華神東煤炭公司大柳塔煤礦已有青島天信公司的礦用防爆型1000 kW/1140 V變頻器在主運輸膠帶機成功應用的案例，由于變頻器距離電機較近，可以很好的實現多電機之間的功率平衡。經現場調研，使用效果良好。但該方案由于需要增加一部膠帶機的機頭驅動部，需增加一個機頭硐室，需要增加礦建工程的投入。

最終，兩個方案的經濟投資情況如何，我們也進行了統計比對。

經過技術和經濟比選，我們認為方案二更適合現場工況的使用要求，同時，也更加經濟。endprint

摘 要：根據礦井設計方案，黃玉川煤礦洗煤廠距離礦井井田約10km，因此，其主運系統運量大，運距長，其中東西大巷長度約5.06km，該段膠帶運輸機所需驅動功率較大，機頭位置距離井口較遠，無法使用傳統的大功率變頻驅動裝置，而適合井下使用的防爆變頻器，最大驅動功率為1000 kW。同時，需考慮設備和相關工程投資。

關鍵詞：大功率 防爆變頻驅動 多電機 功率平衡

中圖分類號：TD5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0081-01

1 論證背景

黃玉川井田位于內蒙古準格爾煤田中西部。行政區劃隸屬于準格爾旗長灘鄉和薛家灣鎮管轄。東西長約8.9 km，南北寬約5.5 km，面積約42.6794 km2。礦井地質資源量為1507.31 Mt。采用斜井立井開拓方式，設計生產能力10.00 Mt/a。礦井投產后，兩個水平同時開采，在一水平布置一個綜采工作面，在二水平布置一個綜放工作面，設計產能分別為4 Mt/a和6 Mt/a。永久主運輸系統的原煤通過外運通道和外運主斜井運至建在距井田10 km遠的哈爾烏素露天礦的洗煤廠。

根據生產能力核算，主運輸系統需配置帶寬1.8 m，運量3500 t/h的膠帶運輸機。其中，主運輸系統中的東西大巷長度為5060 m，提升高度120 m，鑒于礦井其他已采購、選定的主運輸系統膠帶運輸機均采用變頻驅動裝置，為最大限度的保證礦井設備的統一，減小日常使用和維護的技術難度，本次論證的設備的驅動裝置考慮配置變頻驅動系統。

2 比選方案

2.1 現場工況

東西大巷一段基本參數：L≈2560m，角度多變，提升高差H≈55m，

東西大巷二段基本參數：L≈2500m，角度多變，提升高差H≈62.9m。

2.2 不同方案比選

根據目前國內膠帶輸送機及阻燃膠帶的制造水平和使用成熟的變頻驅動技術的情況，在眾多的方案中，初步篩選出以下兩個方案進行最終比選。

方案一：采用一條頭部集中驅動膠帶輸送機。

基本參數：輸送機機長L≈5060 m，角度多變，提升高差H≈120 m，運量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4.5 m/s。

經計算：最大圓周力1096kN，滾筒軸功率4932 kW，需配置雙滾筒三電機（防爆）驅動3×2240 kW，使用ST6300型阻燃輸送帶。

驅動方案：因目前還沒用如此大功率的礦用防爆變頻器，因此，該方案中，變頻器需放置于地面?？煽紤]將變頻器置于主斜井井口（距離膠帶機機頭約5200 m），或者，在膠帶輸送機機頭正上方建設變頻器室，將電纜經鉆孔至膠帶機機頭。

方案二：使用兩部膠帶輸送機搭接方案。

東西大巷一部膠帶機。

基本參數：膠帶輸送機機長L≈2560 m，角度多變，提升高差H≈55 m，運量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4 m/s。

經計算：最大圓周力540kN，滾筒軸功率2160 kW，需配置雙滾筒三電機驅動3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃輸送帶。

驅動方案：選用1000 kW防爆變頻器，實現就地控制。

東西大巷二部膠帶機。

基本參數：膠帶輸送機機長L≈2500 m，角度多變，提升高差H≈62.9 m，運量Q=3500 t/h，帶寬B=1800 mm，V=4 m/s。

經計算：最大圓周力560kN，滾筒軸功率2240 kW，需配置雙滾筒三電機驅動3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃輸送帶。

驅動方案：選用1000 kW防爆變頻器，實現就地控制。

3 選型論證

經勘查，如使用一部膠帶輸送機，該膠帶機頭上方方圓1km范圍內溝壑縱橫，建設變頻器機房及架設地面供電纜線存在較大的困難，成本投入太高。且該地域為周邊多家礦井的交界地帶，各礦井的開采生產將可能產生塌陷危害。因此，主要討論將變頻器置于外運主斜井井口的方案。

該方案中變頻驅動裝置距離電機約5.2 km，由于供電距離較長，已達到很多變頻器輸出電纜上限，存在電纜壓降、變頻器輸出諧波和共模電壓影響等問題。在礦用膠帶機多電機驅動領域，各知名變頻驅動裝置生產廠家尚沒有在礦井下的成熟業績。同時，各廠商提供的咨詢方案中，為解決電纜壓降較大的問題，需將變頻器輸出電壓升至更高的非額定電壓輸出值，設備將長時間工作在非常態工況下。對設備長時間運行不利，且需要選用更高電壓等級的電纜，增加投資成本。同時，由于電機與控制系統距離較遠，電機運行參數采集、傳輸存在一定的延時和不穩定，對多電機的功率平衡控制效果較差。

方案二中變頻驅動單元布置在膠帶輸送機機頭位置，可使用井下中央變電所將10 kV高壓供電至機頭配電硐室。在神華神東煤炭公司大柳塔煤礦已有青島天信公司的礦用防爆型1000 kW/1140 V變頻器在主運輸膠帶機成功應用的案例，由于變頻器距離電機較近，可以很好的實現多電機之間的功率平衡。經現場調研，使用效果良好。但該方案由于需要增加一部膠帶機的機頭驅動部，需增加一個機頭硐室，需要增加礦建工程的投入。

最終，兩個方案的經濟投資情況如何，我們也進行了統計比對。

經過技術和經濟比選，我們認為方案二更適合現場工況的使用要求，同時，也更加經濟。endprint