主運輸系統(tǒng)高強皮帶啟動方式研究與應(yīng)用

王明洋 王朝 高書杰

（平煤股份一礦，河南 平頂山 467000 ）

引言

現(xiàn)有操作臺及繼電控制器性能落后，控制復(fù)雜，多出冷卻水、偶合器及油泵、勺桿等控制環(huán)節(jié)，與自動化系統(tǒng)聯(lián)接多出一套PLC控制環(huán)節(jié)，為實現(xiàn)皮帶系統(tǒng)的自動化集控，電控系統(tǒng)需要優(yōu)化升級。無法實現(xiàn)功率平衡影響機械部分的使用壽命。重載情況下不能正常起車，影響生產(chǎn)。

一、立項背景和目的意義

一礦主運輸系統(tǒng)高強皮帶原設(shè)計運距L=1500米，運量Q=1000噸/小時，帶速V=3.5米/秒，主電機N=4×280KW（1140/660V），采用液力推桿制動器制動，驅(qū)動單元采用電機+變頻啟動＋調(diào)速型液力偶合器+減速機的軟啟動方式。該部帶式輸送機投入運行至今已有十五年左右，現(xiàn)電控已嚴(yán)重老化落后，影響煤礦的高效安全生產(chǎn)。影響生產(chǎn)，檢修維護量大，備品配件、油脂材料消耗大。資源浪費，冷卻方式極其落后，需防塵水不間斷供給，白白流失造成浪費，否則不能開機，影響生產(chǎn)，不能滿足一礦高效、高產(chǎn)需要。調(diào)速液力偶合器使用多年故障較多，經(jīng)常更換檢修，6個月?lián)Q一次油，還需要備用偶合器。檢修、配件、油及冷卻水等消耗大。電控裝置老化性能落后，保護裝置不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)故障。現(xiàn)有操作臺及繼電控制器性能落后，控制復(fù)雜，多出冷卻水、偶合器及油泵、勺桿等控制環(huán)節(jié)，與自動化系統(tǒng)聯(lián)接多出一套PLC控制環(huán)節(jié)，為實現(xiàn)皮帶系統(tǒng)的自動化集控，電控系統(tǒng)需要優(yōu)化升級。無法實現(xiàn)功率平衡影響機械部分的使用壽命。重載情況下不能正常起車，影響生產(chǎn)。

（一）當(dāng)前存在問題

1、調(diào)速液力偶合器常出現(xiàn)漏油、振動、雙機傳動力矩不平衡損壞現(xiàn)象，同時造成減速機、電機故障，滿載停機起動困難等事故，影響生產(chǎn)，檢修維護量大，備品配件、油脂材料消耗大。

2、資源浪費，冷卻方式極其落后，需防塵水不間斷供給，白白流失造成浪費，否則不能開機，影響生產(chǎn)，不能滿足一礦高效、高產(chǎn)需要。調(diào)速液力偶合器使用多年故障較多，經(jīng)常更換檢修，6個月?lián)Q一次油，還需要備用偶合器。檢修、配件、油及冷卻水等消耗大。

3、電控裝置老化性能落后，保護裝置不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)故障。現(xiàn)有操作臺及繼電控制器性能落后，控制復(fù)雜，多出冷卻水、偶合器及油泵、勺桿等控制環(huán)節(jié)，與自動化系統(tǒng)聯(lián)接多出一套PLC控制環(huán)節(jié)，為實現(xiàn)皮帶系統(tǒng)的自動化集控，電控系統(tǒng)需要優(yōu)化升級。

4、無法實現(xiàn)功率平衡影響機械部分的使用壽命。

5、重載情況下不能正常起車，影響生產(chǎn)。

綜合以上各種原因，通過比較各類軟起動方式，考慮自動化控制、起動性能、維護保養(yǎng)、節(jié)能降耗等因素，以及我礦高強皮帶變頻改造的經(jīng)驗，排除液粘及CST改造，采用變頻調(diào)速裝置是一種合理的選擇。

（二）解決關(guān)鍵問題

1、減小啟動電流，增大啟動力矩，且啟動加速度可調(diào)；

2、可以實現(xiàn)多臺電機的功率平衡。

3、改造后電控系統(tǒng)集合井下現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸分站，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)直接接入傳輸分站上傳至集控中心。

4、改造進度快，不影響煤礦的正常生產(chǎn)。

（三）項目研究主要內(nèi)容

綜合各種原因，通過比較各類軟起動方式，考慮自動化控制、起動性能、維護保養(yǎng)、節(jié)能降耗等因素，以及我礦高強皮帶變頻改造的經(jīng)驗，采用變頻調(diào)速裝置是一種合理的選擇。

（四）技術(shù)指標(biāo)

(1)電控系統(tǒng)主要由控制部分、帶式輸送機保護部分、變頻傳動部分等組成，設(shè)備配置選用國際優(yōu)質(zhì)品牌和國內(nèi)知名企業(yè)產(chǎn)品，采用礦用防爆型煤礦專用電氣設(shè)備，適用于煤礦井下有瓦斯和煤塵爆炸危險的環(huán)境。

(2)變頻器采用先進的矢量控制技術(shù)構(gòu)成高性能交流調(diào)速裝置，經(jīng)實踐證明可長期可靠地應(yīng)用于長距離帶式輸送機等恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，具有起動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強等特點。

(3)控制方式靈活，遠控回路為本安型，能與皮帶控制系統(tǒng)良好的配合。

二、實施方案：

在不更換原皮帶機滾筒機身等機械設(shè)備的基礎(chǔ)上將除去原電機及開關(guān)，更換為變頻開關(guān)及變頻電機，實現(xiàn)變頻軟啟動使用。

1、調(diào)研階段：調(diào)查電控系統(tǒng)的使用范圍及特性。

2、研究階段：經(jīng)過綜合考慮選定變頻改造。

3、施工階段：結(jié)合現(xiàn)場實際情況選定合適的施工方案

4、準(zhǔn)備設(shè)備：將改造更換的設(shè)備裝運至現(xiàn)場。

5、進行安裝調(diào)試。

三、市場狀況與推廣應(yīng)用前景

變頻技術(shù)具有良好的節(jié)能效果和平緩的機械調(diào)節(jié)功能，為企業(yè)創(chuàng)造良好經(jīng)濟效益，有效降低能耗，因此在煤礦得到了越來越廣泛的應(yīng)用。可以廣泛應(yīng)用于煤礦井下采煤機的牽引電機、提升機、絞車、井下用通風(fēng)機、水泵及帶式輸送機電機的調(diào)速等。

四、工業(yè)性試驗運行總結(jié)

1、啟動電流小，啟動力矩大，沖擊小，且啟動加速度可調(diào)；

2、可以實現(xiàn)多臺電機的功率平衡。

3、皮帶機集控系統(tǒng)控制核心選用西門子300系列PLC，經(jīng)實踐證明，該PLC穩(wěn)定性高、抗干擾能力強；

4、改造后電控系統(tǒng)集合井下現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸分站，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)直接接入傳輸分站上傳至集控中心。

5、改造進度快，不影響煤礦的正常生產(chǎn)。

有效確保了我礦主運輸系統(tǒng)的原煤運輸任務(wù)，達到了零事故、零影響的目標(biāo)。

五、經(jīng)濟效益分析報告

戊一三部皮帶機改造后，降低對運輸機械及高強皮帶的損害，延長了運輸機械及高強皮帶的使用壽命，降低工人勞動強度，保證了高強皮帶的安全運轉(zhuǎn)，防止了事故的發(fā)生。全年減少事故6小時，多拉原煤6000噸，延長了高強皮帶的使用壽命和皮帶機的損害，減少了硫化皮帶4次，少更換皮帶400米，減少材料及資源浪費50萬元。

每噸原煤價300元 6000×300=180萬元

每米高強帶1200元 400×1200=48萬元

每次硫化皮帶費用40000元 40000×4=16萬元

每次硫化時間10小時 耽誤拉原煤時間4小時 每小時運煤量1000噸 4×4×1000×300=480萬元

共計：180+48+16+480+50=774萬元

六、社會效益

1、保證了高強膠帶機的安全運轉(zhuǎn)，減少了材料消耗及資源浪費，減少了對機械部分的損傷，給膠帶機安全運轉(zhuǎn)工作創(chuàng)下了良好的條件，確保了我礦出煤系統(tǒng)安全運轉(zhuǎn)。

2、為礦經(jīng)濟效益提高作出一定的貢獻，年創(chuàng)效益774萬元。

七、總結(jié)

改進后：提高了安全的可靠性；解決工人清理灑煤工作任務(wù)和強度，節(jié)約勞動力。減少了人員傷亡等事故發(fā)生的比例，延長了設(shè)備的使用壽命，避免局部通風(fēng)風(fēng)筒被漂浮的皮帶掛壞，保證正常通風(fēng)。降低了因配件損壞的頻率，節(jié)省因更換維修設(shè)備而支出的費用。為井下生產(chǎn)需要提供便利，保證掘進巷原煤的正常運輸。在此要感謝我的同事及領(lǐng)導(dǎo)協(xié)助我能夠順利的完成改進。