變頻起動(dòng)器在煤礦井下皮帶運(yùn)輸機(jī)的應(yīng)用

安有法

（山西霍爾辛赫煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

引言

煤炭作為基礎(chǔ)性能源，隨著社會(huì)工業(yè)化程度的不斷提高，對(duì)煤炭的需求量也呈日益上升的趨勢(shì)［1］。我國(guó)一直致力于加強(qiáng)煤炭開(kāi)采的機(jī)械化程度。以滿足社會(huì)發(fā)展的需要，以及實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)。而在煤礦的生產(chǎn)過(guò)程中井下的煤炭運(yùn)輸工作是其重要的組成部分，因此，在煤礦的生產(chǎn)過(guò)程中，皮帶運(yùn)輸機(jī)是非常重要的生產(chǎn)設(shè)備。

在煤礦井下的生產(chǎn)過(guò)程中，由于皮帶運(yùn)輸機(jī)功率的增加，普通的皮帶起動(dòng)器在工作的過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)：重載難起動(dòng)、起動(dòng)電流大、起動(dòng)速度不平穩(wěn)、起動(dòng)時(shí)間不可調(diào)，以及起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)、電機(jī)、減速機(jī)的沖擊增大等，從而影響到皮帶運(yùn)輸機(jī)的正常運(yùn)行。因此，通常采用1～3臺(tái)電機(jī)同時(shí)對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。但設(shè)備數(shù)量的增加，也導(dǎo)致了電氣控制系統(tǒng)操作難度的增加，以及提高了對(duì)設(shè)備維護(hù)、檢修等工作的復(fù)雜性。而將變頻起動(dòng)器應(yīng)用于煤礦井下皮帶運(yùn)輸機(jī)中，則能有效的解決當(dāng)前存在的問(wèn)題［2］。

1 皮帶運(yùn)輸機(jī)中應(yīng)用變頻起動(dòng)器

1）變頻起動(dòng)器的基本參數(shù)（見(jiàn)表1）。

表1 變頻起動(dòng)器的基本參數(shù)

2）變頻起動(dòng)器的結(jié)構(gòu)。變頻起動(dòng)器的組成包括接觸器組件箱體以及變頻器組件箱體，根據(jù)煤礦井下皮帶傳輸機(jī)的實(shí)際情況，可變化開(kāi)關(guān)組合成2組至6組，啟動(dòng)1臺(tái)電動(dòng)機(jī)，或者3臺(tái)電動(dòng)機(jī)。在變頻起動(dòng)器變頻器組件的箱體側(cè)門(mén)板上，裝有調(diào)試操作鍵盤(pán)可對(duì)加速時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，以及液晶顯示器可對(duì)變頻器的輸出電壓、輸出電流、溫度、頻率等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。另外，在變頻起動(dòng)器中也設(shè)置了一定的保護(hù)裝置，對(duì)變頻起動(dòng)器的斷相故障、過(guò)載、接觸器粘連、短路故障、漏電閉鎖、欠壓和過(guò)壓等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和保護(hù)。

3）變頻起動(dòng)器的控制原理。變頻起動(dòng)器通過(guò)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱VVVF系統(tǒng)），即轉(zhuǎn)差功率不變型的調(diào)速系統(tǒng)，由6組大功率IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）、三相整流模塊、交流接觸器、電容器箱、換向隔離開(kāi)關(guān)、輸入電抗器、輸出電抗和變頻控制器等組成，對(duì)起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)、起動(dòng)器進(jìn)行變頻控制。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，控制核心的混合數(shù)字控制系統(tǒng)由16位單片機(jī)與DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）組成，運(yùn)行更加高效和精確，并且安全可靠。主要的特點(diǎn)包括：軟起動(dòng)；噪音低；輸出轉(zhuǎn)矩高；可自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行等。當(dāng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，通過(guò)接入變頻電源從0逐漸上升至50Hz，對(duì)電流進(jìn)行調(diào)頻起動(dòng)，使電流從0升至電機(jī)額定電流的1.5倍后，再降低到工作電流，因此啟動(dòng)電流非常小。電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)也上升至額定轉(zhuǎn)數(shù)。也可預(yù)先設(shè)定電機(jī)起動(dòng)時(shí)間（范圍在30～60s）。

4）變頻起動(dòng)器的作用。BPJ型礦用隔爆兼本質(zhì)安全型變頻軟起動(dòng)器，由上海申地自動(dòng)化科技有限公司生產(chǎn)，集數(shù)字式變頻調(diào)速裝置技術(shù)與真空磁力起動(dòng)器于一體，采用了無(wú)速度傳感器的矢量控制，能夠有效的適用于額定電壓1 140V以及交流50 Hz的異步電動(dòng)機(jī)重負(fù)荷軟起動(dòng)。并且可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的不同情況，對(duì)變頻起動(dòng)器進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)煤礦井下皮帶運(yùn)輸機(jī)的軟啟動(dòng)、軟停止。該變頻起動(dòng)器采用了德國(guó)EUPEC公司的IGBT功率器件，并組成逆變器生成三相對(duì)稱交流電壓，使得整個(gè)變頻起動(dòng)器系統(tǒng)的運(yùn)行電流較小、起動(dòng)速度更加平穩(wěn)，通過(guò)調(diào)節(jié)其起動(dòng)時(shí)間，使得其起動(dòng)性能更為可靠，對(duì)電網(wǎng)的沖擊也更小［3］。將其應(yīng)用于皮帶運(yùn)輸機(jī)中，能夠有效的保證皮帶運(yùn)輸機(jī)的穩(wěn)定性，并提升皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作效率，最終為煤礦井下生產(chǎn)增量提供支持，并促進(jìn)社會(huì)工業(yè)化的進(jìn)程。

5）變頻起動(dòng)器的運(yùn)行方式。變頻起動(dòng)器的運(yùn)行方式可分為：如圖1所示的開(kāi)關(guān)接線，稱之為輸出單回路運(yùn)行；如圖2所示的開(kāi)關(guān)接線，稱之為輸出雙回路運(yùn)行，主要應(yīng)用于綜采工作面的順槽皮帶運(yùn)輸機(jī)以及刮板運(yùn)輸機(jī)等；如圖3所示的開(kāi)關(guān)接線，稱之為輸出三回路運(yùn)行。其重點(diǎn)應(yīng)用于采用了3個(gè)電機(jī)的大巷皮帶運(yùn)輸機(jī)。

圖1 單機(jī)控制接線圖

圖2 雙機(jī)控制接線圖

圖3 三機(jī)控制接線圖

2 皮帶運(yùn)輸機(jī)中應(yīng)用變頻起動(dòng)器的優(yōu)勢(shì)

由于變頻起動(dòng)器節(jié)省空間、操作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、保護(hù)完善等特點(diǎn)，將其應(yīng)用于煤礦井下皮帶運(yùn)輸機(jī)中，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，因此無(wú)需配置相應(yīng)的綜保電源、繼電器箱，以及操作臺(tái)等設(shè)備。并且，變頻起動(dòng)器也能夠根據(jù)煤礦井下皮帶運(yùn)輸機(jī)的具體工況，調(diào)整其點(diǎn)擊的數(shù)量以及開(kāi)關(guān)組合的方式，同時(shí)輸出1～3個(gè)回路，進(jìn)而直接將煤礦井下皮帶運(yùn)輸機(jī)的1～3臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)同時(shí)軟起動(dòng)。并且，驅(qū)動(dòng)電機(jī)也可直接運(yùn)行各自的減速器，較少了耦合器等相關(guān)設(shè)備，增加變頻起動(dòng)器的系統(tǒng)空間，以保證皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行平穩(wěn)、快捷。極有效的減少了保養(yǎng)、維護(hù)、檢修等工作的負(fù)擔(dān)。在變頻起動(dòng)器中新增的水箱循環(huán)冷卻系統(tǒng)，也使減速器和電機(jī)的散熱性能更好，保證了變頻起動(dòng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行［4］。

通過(guò)將變頻起動(dòng)器應(yīng)用于煤礦井下皮帶運(yùn)輸機(jī)中，使得的起動(dòng)時(shí)間靈活可調(diào)，起動(dòng)速度也更加平穩(wěn)，并降低其電流對(duì)電機(jī)、電網(wǎng)、減速機(jī)、負(fù)載機(jī)械等的沖擊，以此而減少皮帶運(yùn)輸機(jī)的負(fù)載，解決其在重載時(shí)的啟動(dòng)問(wèn)題，并延長(zhǎng)皮帶運(yùn)輸機(jī)中電機(jī)、減速機(jī)的使用壽命，減少皮帶輸送機(jī)的維修、保養(yǎng)等工作量。進(jìn)而節(jié)省了維修配件的開(kāi)支以及勞動(dòng)力成本，并且降低了煤礦井下皮帶運(yùn)輸機(jī)的安全隱患。全面的提升了皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤礦煤炭產(chǎn)量的增值，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增益。

3 結(jié)語(yǔ)

近些年，隨著煤礦井的大型化發(fā)展，在煤礦的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于機(jī)電設(shè)備的總?cè)萘亢蛦螜C(jī)容量都得到了極大的提升。因此，也相應(yīng)的加大了皮帶運(yùn)輸機(jī)的功率，為皮帶運(yùn)輸機(jī)增加了更多的安全隱患，甚至直接的影響到皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行狀況，以及煤礦井下煤炭的生產(chǎn)產(chǎn)量。

變頻起動(dòng)器集數(shù)字式變頻調(diào)速裝置技術(shù)與真空磁力起動(dòng)器于一體，采用了無(wú)速度傳感器的矢量控制，并且可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的不同情況，對(duì)變頻起動(dòng)器進(jìn)行調(diào)整。將變頻起動(dòng)器應(yīng)用于煤礦井下皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中，能夠有效的實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的變頻調(diào)速控制，以提高皮帶運(yùn)輸機(jī)的自動(dòng)化生產(chǎn)的程度，并有效的降低皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的能耗。進(jìn)而提升煤礦開(kāi)采、生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，為社會(huì)工業(yè)化以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展提供保障與支持。

［1］ 鄭艷波.淺析井下皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行狀況［J］.中小企業(yè)管理與科技，2011，（25）：199－200.

［2］ 皮玉.基于離散變頻理論的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器的研究［D］.長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2009.

［3］ 朱騰選.皮帶運(yùn)輸機(jī)常見(jiàn)故障及分析［J］.煤炭技術(shù)，2009，28（2）：28－29.

［4］ 孫偉亮，馬福舟.淺析西門(mén)子高壓變頻器的特點(diǎn)及在大型無(wú)刷勵(lì)磁同步電機(jī)起動(dòng)上的應(yīng)用［C］.／／2005年全國(guó)冶金供用電專業(yè)會(huì)議論文集.2005：325－326，346.