煤礦皮帶運輸機重載軟起動技術的應用研究

朱磊磊 梁燦燦

摘要：隨著我國社會經濟的不斷進步，煤礦產業也取得了快速的發展，而煤礦產業作為我國國民經濟的主要支撐產業之一，其發展也面臨著很大的挑戰，在市場競爭越來越激烈的時期下，如何提高其經營效率，改善管理模式是最大的難題。在煤礦生產中，涉及到各種各樣的接卸設備，而其中運輸機是最常見的，它為煤礦生產提供了保障。運輸機的種類有很多，而其中皮帶運輸機是較常用的。本文對煤礦皮帶運輸機重載軟啟動技術進行了研究，并通過實例，介紹了其應用的效果。

關鍵詞：煤礦皮帶運輸機；重載軟起動技術；研究及應用

引言

傳統煤礦運輸機的異步電機在重載起動期間會產生較大電流，遠遠高出額定電流，這便使得異步電機起動期間存在多種缺陷問題。比如會產生較大的沖擊電流，且在電網容量較小時，電壓還會出現下降趨勢。而若出現缺壓問題時，電機很可能出現燃燒事故。由此看出，為了避免重載起動期間對其他機械設備產生沖擊，應使用重載軟起動技術，以提高皮帶運輸機的使用年限。

一、煤礦皮帶運輸機的重載起動現狀

傳統煤礦運輸機中的異步電機在重載啟動的過程中出現了各種較差的性質。在起動中的電流很大，比額定電流高出很多，這就給異步電機的起動造成了很大的問題，在起動過程中伴隨著很多缺陷，例如，會產生很高的沖擊電流，有時候如果電網的容量較小的話，會導致電壓下降。如果出現了缺壓或者是缺相的現象，則很可能會導致電機的燃燒，從而帶來一系列的安全事故等等。目前，煤礦運輸中的皮帶運輸機在重載起動中存在著的這些問題，不僅不利于煤礦生產的效率，也容易導致安全事故的發生，給整個煤礦生產和社會財產造成了較大的損失，因此，為了有效控制這些現象，減少煤礦皮帶運輸機在重載起動的過程中對各種設備造成的巨大沖擊，提高皮帶運輸機的使用年限，并減少各種故障的出現，可以采用重載軟起動的措施來進行控制和解決。

二、皮帶運輸機重載軟起動條件

煤礦皮帶運輸機重載軟起動需要具備一定條件，首先是確定合適的皮帶長度，皮帶越長，整個運輸機系統轉動期間產生的慣量也越大，電機需要克服慣量產生的加速力矩也就越大。對此，應結合實際運輸量選擇合適的皮帶長度。其次是確定合理的容量，皮帶運輸機正常起動需要較大容量，但容量過大會增大初始力矩，起動期間會對其他設備產生較大的沖擊力。最后在皮帶運輸機起動期間，前部分皮帶受力大于后部分皮帶，皮帶很容易因受損問題產生較大的沖擊力。這主要因為電動機起動時需要靜力矩平衡負載，也需要動力距產生加速度，但加速度的增加會產生更大的沖擊電流，從而對整個系統造成更大的沖擊。由此看出，皮帶運輸機重載軟起動正常進行的前提便是有效降低設備運行期間產生的起動加速度。

三、某煤礦多臺變頻器結合的主從控制重載軟啟動技術

（一）皮帶運輸機重載軟啟動技術的研究

某煤礦中的主井的皮帶機系統，通過變頻技術的應用，采用了三臺變頻機聯合驅動，以及雙滾筒的運行模式。針對該模式，我們對該系統的設計進行了研究。在設計高壓開關柜的時候，采用的進線方式是一備一用的雙線模式，并將進線的電壓等級設定為十千伏。調節速度的系統使用ABB公司生產的ACS80-04系列的3臺變頻器，使用這三臺變頻器來拖動三臺不同的電機。煤礦主井中的皮帶機自動化控制系統是采用Siemans公司生產的S7-300系列的可編程序的控制器，這種控制器和三臺變頻器之間的連接是通過模塊CPU315-2PN/DP中MPI/DP端來實現的，同時，控制器和觸摸屏TP170A組成ProfibusDP網絡之間的通訊也是通過這個端口來實現的，連接和通訊之后，控制器能對三臺變頻器的運行加以控制，并可以獲取運行過程中的數據，以便對整個系統的運行情況進行監控。三臺電機通過兩個滾筒來拖動運輸機的皮帶，同時運行，第一和第二臺電機之間的連接是剛性連接，第一和第三臺電機之間的連接是柔性的連接，在全速運行的階段，應該保證共同拖動一條皮帶運行，電機A、B之間屬于剛性連接，電機A、C之間屬于柔性連接。在皮帶機全速段運行過程中，應保證電機的轉速以及轉矩等都相同，才能使它們的功率保持平衡。因此，需要用多臺的變頻器來進行控制。在控制的過程中，為每一臺變頻器配置一塊RDCO板，這樣變頻器之間就能夠通過光纖來進行通訊。主機通過光纖向從機發送一個16位的控制字和一個16位的轉速或轉矩給定值，實現對從機的控制。自動化控制系統采用S7-300可編程序控制器對變頻器進行控制PLC只向BP1主機發送信號，BP1主機再通過主從通訊鏈路（光纖通訊）對BP2、BP3從機進行控制；同時，主從機的過程數據反饋至PLC系統中，并在觸摸屏TP170A中進行顯示，以實現變頻器數據的監視。

（二）皮帶運輸機重載軟啟動技術的應用

上述的多臺變頻器同時控制的方式實現了煤礦皮帶運輸機的重載軟啟動。因為隔爆變頻器中，其控制起動和停止的時間是可以通過人為來進行設定的，并且可以對起動時產生的加速度以及停止所需的減速度進行控制，因此能夠實現重載軟啟動，并且大大降低了在起動和停止的瞬間對整個機械設備的沖擊力度。同時還減少了皮帶在運行過程的張力，提高了使用的壽命，有利于節省煤礦生產中的各種投入。另外，速度較低的輸出大轉矩使得皮帶運輸機能夠平穩地實現重載起動，這是因為煤礦生產的過程中有時候需要先停機再起動，而這種啟動需要通過人工方式來減少皮帶運輸機上面的負載才能實現，這不僅耗費了人力物力，也不利于生產效率的提高，而采用新技術之后，變頻器通過無速度的傳感器矢量控制的方式實現自動轉矩補償，從而大大提高了生產效率，降低了生產成本和勞動力。

結語

隨著煤礦開采量需求的不斷增大，皮帶運輸機需要在重載情況下起動。皮帶運輸機重載軟起動技術的應用，可以提供靈活的起動方式，具備優異的起動性能，可降低對元件的沖擊力度，延長設備的使用壽命，提高電動機設備的運轉功率，運行可靠且維修便捷，實現節能運行。

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