探討刮板輸送機變頻電動機的設計應用

殷利明

摘要：在煤礦綜采工作面中，刮板運輸機有著非常普遍的應用，其作用是將采煤機在綜采工作面開采的煤向地面進行運輸。近年來，伴隨科學技術的不斷發展，綜采工作面自動化水平也獲得了極大提升，采煤效率逐漸增強，與此同時，為了更好地滿足綜采工作面采煤運輸需求，刮板運輸機也逐漸轉向大運量、長距離方向發展。為確保綜采工作面采煤運輸需求提供了巨大保障。

關鍵詞：刮板輸送機;變頻電機;設計應用;效果

0 ?引言

大型刮板運輸機在綜采工作面運用實際，特別是啟動過程當中，會產生巨大的電流沖擊，對系統電網造成影響，而且在應用大型刮板運輸機過程當中，其啟動過程當中會產生復雜的輸送帶運動張力，受力狀況也存在很大差異性。為了改變這一現狀，提高刮板運輸機的實際應用效果，軟起動方式逐漸發展起來，這種啟動方式可以提供無沖擊，平滑而又具有可調性的啟動力矩，保證刮板運輸機平穩運行。而且在大型刮板機使用過程中的變頻電動機以及CST減速器閥控充液式液力偶合器等都可以進行軟起動。現如今，在國內煤礦開采過程當中，閥控充液式液力偶合器在煤礦綜采工作面應用越發普遍起來，然而，其價格昂貴，且需要較長的供貨期。CST減速器一般不進行對外銷售。對于變頻電動機而言，主要有分體式和一體化的變頻電動機類型之分，雖然變頻電動機在類型上不同，但其控制原理卻沒有較大差異。在綜采工作面應用變頻電動機，雖然干擾很小，但是價格比較昂貴。分體式變頻電動機與一體化變頻電動機正好相反。文中結合SGZ764與SGZ800刮板輸送機，進行一款變頻電動機設計，對其系統控制的原理以及相關技術參數進行詳細介紹。在綜采工作面利用該變頻電動機，使得運輸機發生的斷鏈事故大幅降低，同時還能實時監控刮板運輸機，并對電機的輸出功率能夠合理調控，達到良好的節能作用。

1 ?變頻電動機的設計

1.1 變頻電動機的結構設計

1.1.1 變頻電動機機械結構設計

針對SGZ764和SGZ800刮板輸送機，為了實現其軟起動，對變頻電動機機械結構進行研究設計，變頻器、定子、轉子以及基座、電抗器等是其主要的機械結構特點。電抗器能夠對系統功率因數進行有效優化，實現對電源浪涌現象進行抑制，和控制高次諧波的出現。冷卻系統包含于基座當中，可以避免電動機繞組出現較高的溫度。

1.1.2 變頻電動機電氣結構設計

變頻電動機電氣結構主要由主控板、主回路、控制回路和驅動板組成，還包含內外部循環風扇以及冷卻系統（如圖1）。

變頻電動機主要通過以下方法控制。CD312R面板控制用于設置變頻電動機主控板的相關參數，并及時檢查電動機的運行狀態，修改參數后，啟動電動機，或停止電動機并改變電動機的旋轉方向。外部控制器配置在電動機上。CANOpen協議用于設置和修改主控板的參數，并有效控制電動機的相關參數。

1.2 變頻電動機控制系統

1.2.1 變頻電動機控制系統功能說明

變頻電動機控制系統主要包括自動和手動兩種方式控制，可實現刮板輸送機斷鏈重聯和緊鏈功能。其中通過手動控制方式可以使電動機產生無極變速。另外，在自動控制方式下，能夠對刮板運輸機的負載量進行自動控制，同時依照負載量的改變，來有效調節變頻電動機的功率。通過實時的監控電機，能夠保護電機的過電流以及過轉矩和過熱保護等。

1.2.2 變頻電動機控制原理

變頻電機控制系統主要保證電機通訊和對電機的實時監控，保證電機的正常運行，對電動機進行急停與閉鎖等。控制系統的主要原理見圖2所示。

變頻電動機的電源主要有綜采工作面來提供，主要包括兩路：一路是為控制系統提供電源（127V），另一路電源為（1140V）。在啟動刮板輸送機之前，控制系統進行有效的自檢，并將檢測數據通過CAN總線傳輸到上位機。在保證正常數據下，正常啟動變頻電動機，并對刮板運輸機進行啟動。

1.2.3 變頻電動機主要技術參數設計

根據SGZ764和SGZ800刮板輸送機的工作環境因素及其自身特點，針對性的開展變頻電動機軟啟動設計技術參數設計，具體參見表1。

通過研究發現，在刮板運輸機中應用的一般電機和本位設計的變頻電機，不僅高度大，而且長度也大，所以，應當將上述電機配置在普通的刮板機上。

2 ?變頻電動機設計注意事項

①為避免電網受到啟動刮板運輸機過程中產生的強大電流沖擊，應當將礦用隔爆型引動變電站配置在各臺變頻電動機上，刮板運輸機的實際供電圖主要為圖3所示。

②由于變頻電機在正常工作過程中的頻率變化，會對綜采工作面的通信電纜造成干擾。因此，綜采工作面配備了MHYVP屏蔽通信電纜。

③在綜采工作面的實際應用中，變頻電機驅動系統可以允許2臺或3臺變頻電機同時工作。控制系統基于CANOpen總線實現對驅動系統主機的控制，如圖4所示。

④以上變頻電動機的設計具有良好的保護功能，然而為了控制電機發生故障，需要進一步設置完整的保護系統，將摩擦限矩器設置于加速器和變頻電動機之間，更好的保護電動機。

3 ?變頻電動機應用效果

①隨著變頻電動機不斷應用，在控制和降低機械沖擊方面發揮了巨大的作用，有效地控制了鍛鏈的發生。②變頻電機應用于刮板輸送機后，重載啟動能力大大增強，刮板輸送機從未出現過壓死問題。③完善的控制系統，能夠對刮板運輸機實際運行情況展開實施監測，更便于工作人員對設備進行維修。④刮板運輸機運行過程中，變頻電動機能為對其負載情況實施監測，并對功率進行有效調整，實現節能的作用。

4 ?結語

在綜采工作面中，刮板運輸機發揮著非常重要的作用，穩定的運輸性能，是提高綜采工作面生產效率的關鍵。在刮板運輸機中應用變頻電動機，還可實時的監測輸送機的運行情況，合理匹配輸送能量，達到良好的節能作用。

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