西曲礦主井皮帶電控系統(tǒng)改造

陰麗娟

(山西西山煤電股份公司西曲礦，山西 古交 030200)

山西西山煤電股份公司西曲礦主井皮帶擔(dān)負(fù)著全礦原煤運輸任務(wù)，主要設(shè)備建礦投產(chǎn)運行以來，未進(jìn)行過更新改造，整機(jī)設(shè)備、部件嚴(yán)重老化。主要設(shè)備均為煤安非防爆標(biāo)志設(shè)備，供電高開柜仍使用GL型動圈式反時限過流繼電器，皮帶保護(hù)裝置不齊全，存在諸多安全隱患問題。一旦皮帶機(jī)不能正常工作，將造成全礦停產(chǎn)。因此，該礦對電控系統(tǒng)及驅(qū)動裝置進(jìn)行了技術(shù)升級改造。

1 原系統(tǒng)概況

1)主井皮帶型號為 TD－75，從井口至井下502．5 m，輸送能力1 000 t/h，輸送塊度0～400 mm，運輸角度8°，帶速2．5 m/s，帶寬1 200 mm，配備3 臺6 kV高壓電動機(jī)，整套系統(tǒng)工作由3臺220 kW/6 kV高壓繞線式異步電動機(jī)并聯(lián)拖動。其中，1#、2#兩臺電機(jī)同軸拖動1#卸載滾筒，3#電機(jī)單獨拖動3#驅(qū)動滾筒。

2)高壓供電由GG－1A型高開柜直接供給3臺JR136－4型電動機(jī)，為繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子中串入頻敏電阻直接起動方式。起動時驅(qū)動裝置的電機(jī)電流、機(jī)械沖擊、機(jī)械噪音大，節(jié)能效果較差。

3)電動機(jī)經(jīng)多次修復(fù)后，損壞較頻繁，1#、2#驅(qū)動裝置運行時振動嚴(yán)重，電機(jī)運行溫度高，減速器漏油，聯(lián)軸器尼龍柱銷剪切損壞頻繁。調(diào)速系統(tǒng)在解決3臺電機(jī)同步，以及出力不均的問題時能力明顯不足。機(jī)械磨損和老化問題日趨嚴(yán)重，性能逐年降低，故障率增加，設(shè)備維修難度大;電動機(jī)效率低，損耗大。整個系統(tǒng)效率低，無軟啟動裝置，運行穩(wěn)定性差。

4)皮帶保護(hù)裝置不齊全，沿線無拉線急停、語音通話閉鎖、膠帶防撕裂及鋼絲繩在線監(jiān)測等保護(hù)裝置。無遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測功能，不能實時監(jiān)測設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況。

2 技術(shù)改造方案

2．1 皮帶機(jī)的工作原理和特點

皮帶機(jī)通過驅(qū)動輪鼓，靠摩擦牽引皮帶運動，皮帶通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運動。皮帶是彈性儲能材料，在皮帶機(jī)停止和運行時都儲存有大量勢能，這就決定了皮帶機(jī)的啟動時應(yīng)該采用軟啟動的方式。采用液力耦合器實現(xiàn)皮帶機(jī)的軟啟動時，調(diào)整液力耦合器的機(jī)械效率為零，使電機(jī)空載啟動。雖然采用了轉(zhuǎn)子串接電阻改善啟動轉(zhuǎn)矩和降壓空載啟動等方法，但電機(jī)的啟動電流仍然很大，不僅會引起電網(wǎng)電壓的劇烈波動，還會造成電機(jī)內(nèi)部機(jī)械沖擊和發(fā)熱等現(xiàn)象。同時采用液力耦合器軟起動皮帶時，由于啟動時間短、加載力大容易引起皮帶斷裂和老化，要求皮帶的強(qiáng)度高。加之液力耦合器長時間工作會引起其內(nèi)部油溫升高、金屬部件磨損、泄漏及效率波動等情況發(fā)生，不僅會加大維護(hù)難度和成本、污染環(huán)境，還會使多機(jī)驅(qū)動同一皮帶時難以解決功率平均和同步問題。

2．2 PLC電控、變頻調(diào)速系統(tǒng)特性

具有大的I/O容量，當(dāng)控制要求發(fā)生變化時，只需改變程序即可。因此，能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)，適應(yīng)能力非常強(qiáng)，既可控制一臺單機(jī)，又可控制一條生產(chǎn)線;既可現(xiàn)場控制，又可遠(yuǎn)距離控制?？梢院芊奖愕剡M(jìn)行程序修改來適應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備運行的要求。

2．3 系統(tǒng)與裝置的改造

針對上述情況，原有的驅(qū)動及控制已經(jīng)不能滿足礦井安全生產(chǎn)的需要，必須立即進(jìn)行改造。

2．3．1 電控系統(tǒng)的改造

在主井皮帶機(jī)頭西側(cè)場地新建配電室及控制室，開設(shè)電纜溝至選煤廠101#皮帶機(jī)尾室。更新高、低壓開關(guān)柜并加裝直流操作電源，增設(shè)低壓所用變壓器，采用新型PLC電控、變頻調(diào)速系統(tǒng)。重新布置雙回路高壓電纜，對配電室、控制室內(nèi)進(jìn)行規(guī)范布線，并開設(shè)新電控系統(tǒng)保護(hù)接地網(wǎng)。

2．3．2 驅(qū)動裝置的改造

原有并聯(lián)拖動方式不變，仍為1#、2#兩臺電機(jī)同軸拖動1#卸載滾筒，3#電機(jī)單獨驅(qū)動3#驅(qū)動滾筒。更新3套驅(qū)動裝置：防爆電機(jī)、減速器(帶逆止器)、制動器，并將原減速器輸入、輸出軸端尼龍柱銷式聯(lián)軸器改為蛇形彈簧聯(lián)軸器工藝。減速器、電機(jī)底座均利用原位置聯(lián)接螺栓，加工制作3套新電機(jī)、減速器配套底座并重新安裝固定。

2．3．3 在線監(jiān)測監(jiān)控裝置的改造

增設(shè)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測系統(tǒng)，在配電室、機(jī)頭卸載滾筒、3套驅(qū)動裝置、機(jī)尾3臺給煤機(jī)溜煤口、選煤廠101#皮帶機(jī)尾等9處安裝防爆攝像頭，視頻采集輸出至控制室顯示器，可實時監(jiān)測設(shè)備運轉(zhuǎn)狀況。加裝電機(jī)繞組溫度、前后軸承溫度及垂直、水平振動傳感器;加裝減速器潤滑油溫度、前后軸承溫度及垂直、水平振動傳感器、瓦斯監(jiān)控裝置，實現(xiàn)對驅(qū)動裝置運行工況數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控。并可同時實現(xiàn)在上位機(jī)實時監(jiān)控電機(jī)電流、功率、電壓、井巷瓦斯?jié)舛燃案髌ПＷo(hù)裝置運行狀態(tài)，達(dá)到實時報警、停機(jī)功能。

2．3．4 皮帶保護(hù)裝置的改造

更新皮帶堆煤、防跑偏、超溫灑水、煙霧報警裝置，增設(shè)防撕裂、張力下降、溫度保護(hù)、皮帶打滑等保護(hù)裝置，并加裝皮帶鋼絲繩芯探傷掃描儀，對整機(jī)安全保護(hù)裝置進(jìn)行補(bǔ)充完善。

2．3．5 供電、監(jiān)測監(jiān)控線纜更新

將高壓供電電纜及皮帶保護(hù)、監(jiān)測監(jiān)控線纜更新為有煤安標(biāo)志的礦用阻燃電纜。

3 效果

經(jīng)過改造后，主井皮帶將原來GG－1A－96和HGQI－50/62－G1無保護(hù)的高開柜改為KYN12手車式、帶綜智保護(hù)的高壓開關(guān)柜，將原串頻敏電阻起動改為PLC控制變頻調(diào)速運行。改造為PLC控制變頻調(diào)速后，可根據(jù)皮帶荷載同步無極調(diào)速，改變了以前電機(jī)工頻恒速運行的模式，節(jié)約了能源;高壓變頻器的使用實現(xiàn)了皮帶機(jī)能量回饋功能，使皮帶啟動更加平穩(wěn)，有效提高了設(shè)備的使用壽命，降低了皮帶機(jī)的能耗;同時增加了溫度在線監(jiān)控裝置以及部分皮帶保護(hù)裝置，實現(xiàn)了對皮帶運行狀況的智能化實時監(jiān)控，提高了皮帶運行的可靠性，既保證了安全供電又達(dá)到了節(jié)能降耗。

［1］ 張晉勝．可編程序控制器在礦井中的應(yīng)用前景［J］．煤礦機(jī)電，1996(6)：2－3．

［2］ 田玉麗，張會娜，曹留柱．平煤天安股份六礦主斜井電控系統(tǒng)改造［J］．機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2009(5)：73．