主斜井變頻器改造

李玉璽

（義煤集團耿村煤礦 河南 澠池 472400）

我礦原來主斜井皮帶采用高壓（6000V）直接啟動方式，電動機功率為400kW*3，帶寬為1.2m，長度為1128m，運行速度為2m/s，輸送量為660t/h。隨著生產的需要，原皮帶暴露出許多缺點。運輸量小，不能滿足礦上的生產需要，高壓直接啟動對電網、機械設備和皮帶沖擊很大，影響其使用壽命，增加檢修時間。且有時煤量大會發生皮帶“壓死”，即停機后皮帶會無法啟動的現象。主斜井是我礦原煤運輸的咽喉部位，所有的這一切使主斜井嚴重影響我礦的正常生產，為了改變這種現象，我們經過反復的比較、考察，決定將主斜井皮帶電控系統更換為變頻軟啟動。變頻啟動具有啟動平滑，對電網、設備等沖擊小，而且由于慢速啟動轉矩大，不易造皮帶“壓死”。我們對主斜井進行了改造時。采用低壓變頻技術，把6000V的供電電壓通過隔離降壓變壓器變為660V的低電壓，進入變頻器后來驅動主斜井皮帶的電機。電機功率改為485kW*3，運行速度提高為2.5m/m，輸送量就提高到800t/h。

1 主要設備

（1）隔離降壓變壓器

型號為ZTSFGN-2200/6一臺 北京新華都

（2）變頻器

型號為ACS800-04-0610-7三臺 瑞典ABB公司生產

（3）變頻電動機

型號為YP400L-6P三臺 南陽防爆電機廠

（4）控制柜

型號為KTW3-380

控制柜主要由PLC（日本三菱）UPS、直流電源（包括本安電源和開關電源）中間繼電器等組成；PLC和變頻器之間通過現場總線（以太網）數字及模擬輸入輸出口交換數據，來控制變頻器的起停、給定和三臺變頻器之間的功率平衡；同時，控制柜采集皮帶機沿線保護信號和發出開車預告信號，從而實現自動控制和各種保護。控制柜上設皮帶正反轉工作方式選擇開關，在換帶等特殊工作要求時使用（也有自動、檢修和手動三種方式）雙PLC系統，PLC1完成系統主要功能和大部分保護功能，PLC2完成系統監控功能，兩套PLC相互冗余，其中一臺出現故障后，另一臺應能負擔全部控制功能。

（5）操作臺

型號為KTW3-24

操作臺主要有按紐、指示燈、轉換開關和觸摸屏組成;觸摸屏和控制柜中的PLC通過RS-232口進行數據交換，在觸摸屏上就可以修改PLC中的有關參數（如變頻器的上升時間、三臺電動機的功率差異等）及顯示皮帶機的主要參數（如電機電壓、電機電流、皮帶速度、跑偏和拉線傳感器的對位顯示）

（6）高壓開關柜

型號為KYN28

2 各種保護

考慮到皮帶機的安全運行，整套皮帶機配有以下各種保護：

（1）跑偏、拉線保護：跑偏開關400米一對，拉線開關每隔100米設置一個。

（2）語言信號系統：皮帶沿線每隔100米設置一臺語言信號裝置，既可以作為啟動預告、故障報警，又可以進行通話聯絡。

（3）縱撕保護：作為皮帶發生縱向撕裂時的保護。

（4）煙霧保護：在機頭集中驅動處設置煙霧傳感器。

（5）煤位保護：在機頭煤倉設高低煤位傳感器。

（6）超溫灑水、防塵灑水、打滑保護、張力下降保護等。

3 工作方式

考慮到皮帶機的調試及檢修的需要，我們設置了皮帶的各種工作方式，便于在不同的情況下，可以更好的利用主斜井皮帶。

（1）自動方式

在自動方式下，當司機按下啟動按紐后，按照PLC中預先設置的程序，電控裝置首先打開三臺制動閘，接著給變頻器啟動信號和給定信號，三臺變頻器一臺設置為主機，另兩臺設置為從機，從機跟隨主機，從而達到功率平衡；在變頻器設置的上升時間內電機轉速由低速達到額定速度，從而完成皮帶的軟啟動，停止過程相反皮帶沿線傳感器投入使用。

（2）檢修方式

在檢修方式下，皮帶機處于慢速運行狀態（由變頻器設置的上限頻率決定）檢修方式主要在驗帶時使用；皮帶機的各種保護傳感器（除拉線保護外）投入使用。

（3）手動方式

手動方式主要用于系統初期調試換帶和當控制核心（PLC）發生故障時，通過操作臺上的按紐信號來控制變頻器的啟動和給定；三臺變頻器可以分別起停，皮帶機各種保護傳感器（除拉線保護外）不投入使用。

4 系統的主要功能

（1）系統電磁干擾、諧波污染符合國家規定，諧波分量小于5%。

（2）具有故障記憶功能，記憶100次故障信息和最后一次故障信息參數。

（3）系統按照4臺電機拖動方式設計（包括控制柜、操作臺等）程序設計為一臺主機、三臺叢機，主要為后期增加一臺驅動裝置及控制裝置預留PLC通訊接口。

5 改造及使用

（1）改造

在改造中有許多工作要做，新電機的中心高、底座尺寸及電機和減速器的聯軸節都發生了變化，原電控系統要全部拆除更換為新的電控系統，皮帶沿線要安裝許多保護等。為了縮短改造時的停機時間，我們提前做好電機的底座，并使電機和減速器的中心高一致，加工好新的聯軸節，我們把原電控系統先移至一邊，在不影響開機的情況下，先安裝新電控的變壓器、高壓開關柜、高壓啟動柜、變頻器，利用平時的檢修時間安裝好沿線的保護，并且連接好新電控系統的二次線。當停機改造時，只需安裝新電機底座及聯軸節，并調整其間隙符合標準，連接一次線，移出舊設備。由于準備工作做得好，我們只停機了三天，就改造完主斜井的電控并調試成功。

（2）使用

原主斜井皮帶采用高壓（6000V）直接啟動方式對電網和機械設備的沖擊較大、對皮帶接頭的沖擊也較大，影響其使用壽命。采用變頻啟動后，由于變頻啟動時，皮帶速度可以緩慢上升，啟動平滑，對電網和機械設備的沖擊較小，同時也延長了皮帶接頭的使用壽命，減少了檢修時間，提高了開機率。皮帶機功率及速度提升后，運輸量得到了提高，現在輸送量為800t/h每一小時多出原煤140t，按每天運轉20小時，每年運轉330天計，每年可多出原煤140*20*330=92.4萬噸。在觸摸屏上就可以對PLC的有關參數進行修改，改變了以往的必須用電腦通過專用數據線才能修改參數的不便，修改參數簡單、方便，在設備發生故障時，可以盡快的修復，減少了停機時間，使設備的利用率得到提高。同時在觸摸屏上可以直觀的顯示出電機、風機電機、電磁閘等的開停情況及電機電壓、電流等參數，使皮帶司機能及時掌握皮帶機的運行狀況。