億欣煤業主運驅動系統改造研究

孟建興 田樹河

（晉城煤業集團晉圣億欣煤業，山西 晉城 048000）

1 引言

山西晉煤集團晉圣億欣煤業有限公司主平硐平均傾角3.93°，斜長1173 m，選用一部帶式輸送機擔負煤炭運輸任務。帶式輸送機采用機頭雙滾筒雙電機驅動方式，選擇2臺YBPT355S2-4型變頻調速三相異步電動機，電機功率200 kW，電壓1140 V。輸送機帶寬1000 mm，帶速3.15 m/s，運量800 t/h。礦井生產能力提升之后，運輸煤量加大，主平硐帶式輸送機長期處于滿負荷運行，有時單臺電動機電流峰值達到160 A，出現輸送機過負荷停車現象。

2 改造施工方法

2.1 驅動改造

將原雙滾筒雙電機驅動改造為雙滾筒三電機驅動。

（1）在原有主平硐帶式輸送機的基礎上，原有兩套驅動裝置不動，在第一傳動滾筒處新增加一套驅動裝置，包括電機、減速器、高低速聯軸器、制動器、驅動底座；

（2）將原傳動滾筒更換為雙出軸傳動滾筒（DTII04A7204S）；

（3）新增加的驅動裝置與原驅動裝置可完全互換，共用零配件。

2.2 電控改造

（1）將主平硐口配電室現有兩臺SCR10-630kVA 10/1.2kV變壓器更換為兩臺SCR10-1000kVA 10/1.2kV變壓器，同時更換變壓器出線電纜（即變壓器至1140 V開關柜），將原有 MYP-1.14kV-3×150+1×50電纜更換為 MYP-1.14kV-3×185+1×50電纜，共45 m；

（2）新增1140 V/400 kW配電開關柜一臺，與原配電柜、新變頻器柜配套，用以為新增變頻器柜供電，安裝于主平硐口配電室1140 V母線段；

（3）新增1140 V/250 kW變頻器柜一臺，與原有兩臺變頻兼容能夠實現同步配套，用以啟動新增電機，安裝于主井口房二樓變頻器室；

（4）新增S7-300型PLC柜一套，與主站兼容，用以控制新增變頻器，安裝于主井口房二樓主控室；

（5）更換原變頻器主控板及升級上位機軟件、原PLC控制軟件、原變頻器同步控制軟件，以適應新的三驅控制系統，使三驅達到同步并與上倉系統實現閉鎖。

圖1 驅動改造后示意圖

2.3 變頻驅動系統改造

新增加變頻驅動系統由配電驅動部分和集中控制部分兩部分組成。

（1）配電驅動部分

配電驅動部分包含一臺配電柜、一臺變頻柜、原有兩臺變頻柜主控板升級、三驅同步控制軟件。配電柜的電源來自一層配電室1140 V饋電柜，能夠保證新增變頻柜的容量及保護功能。變頻柜采用與原有變頻柜一致的變頻器品牌，且容量一致。原有兩臺變頻柜主控板升級后能夠與新增加變頻柜實現三驅同步控制。

（2）集中控制部分

集中控制部分包含一臺PLC控制柜、訂制開發PLC控制軟件、訂制開發上位機控制軟件。PLC控制柜采用西門子S7-300能夠與原有PLC控制柜保持兼容。訂制開發PLC控制軟件和上位機控制軟件不僅能夠實現新增加驅動部分的監控，還能夠與原有系統兼容實現三驅控制。

3 帶式輸送機運輸能力計算

（1）計算參數

運距L=1173 m；帶寬B=1000 m；能力系數b=375；長度系數C=1.09；摩擦系數f=0.03；帶速v=3.15 m/s；總提升高度H=73 m；平均角度β=3.568°；啟動系數K=1.2；圍包角wrap=400；負載重量Qg=88.2 kg/m；膠帶重量Qb=30.8 kg/m；上托輥重量Qro=23.28 kg/m；下托輥重量Qru=10 kg/m；托輥直徑Φ=108 mm；重力加速度g=9.81 m/s2；慣性系數G=52。

（2）傳動滾筒所需圓周驅動力計算

主要阻力：

傾斜運行物料阻力：

傾斜運行膠帶阻力：

傳動滾筒所需圓周驅動力：

（3）帶式輸送機驅動電動機功率計算

帶式輸送機穩定運行時傳動滾筒所需運行功率：

帶式輸送機驅動電動機功率：

式中：

η1-驅動系統正功率運行時的傳動效率，η1=0.85。

根據計算結果，主平硐帶式輸送機采用機頭雙滾筒三電機驅動方式，選擇3臺YBPT355S2-4型變頻調速三相異步電動機，功率為200 kW，電壓1140 V。

（4）帶式輸送機運輸能力計算

4 改造前后性能比較

億欣煤業主運驅動系統改造前后性能比較見表1。

5 結語

本次改造利用原有帶式輸送機，增加1臺YBPT355S2-4型變頻調速三相異步電動機，將主平硐口配電室現有兩臺SCR10-630kVA 10/1.2kV變壓器更換為兩臺SCR10-1000kVA 10/1.2kV變壓器，新增114 0V/400 kW配電開關柜一臺、1140 V/250 kW變頻器柜一臺、S7-300型PLC柜一套，節省1套帶式輸送機及配套電控部分的成本投入，實現主運系統的升級改造。改造后帶式輸送機的運量由原來的800 t/h增加到1000 t/h，帶式輸送機滿載運行時，單臺電動機電流最大值110 A，沒有出現過負荷停車現象。

表1 改造前后性能比較表