煤礦帶式輸送機變頻調速系統的改造與應用

杜政委

（山西鄉寧焦煤集團臺頭前灣煤業有限公司， 山西 臨汾 042103）

引言

臺頭前灣煤業自開始投資運營之后，通過不斷的技術改造和創新，其生產能力已經有了顯著的提高，每年的產出能力都在百萬噸級別。當前礦井的主要輸煤方式是通過輸送帶來進行，截止到2016年12月末，礦井下面大約有40多部輸送機，而且礦井的左右運輸長度在25000 m左右。隨著煤田的不斷開采和延伸，帶式輸送機的應用范圍將會越來越廣泛，與此同時煤礦開采深度的延伸，也使煤炭的運輸距離逐漸增加，而且所面臨的開采運輸環境也愈加復雜。所以，能否保證輸送機的高效安全，成為采礦行業急需解決的一個課題。

1 提出問題

臺頭前灣煤業某礦井下面的南郊帶巷第三部輸送機，他是向南翼輸送煤炭的主要傳輸機，輸送量為每小時1500 t，提升高度為12 m，距離為750 m，傾斜角為0～12°。其膠帶為PVG10000F型號的阻止燃燒型膠帶，膠帶機的型號是DSJ25/200。與其相配的電機型號是YBS-165BL（2×165 kW）。他的技術參數是：BED-50/6型號的閘瓦制動器；SSX300/200-25B（i=25）的減速機；DYL-03-5/6 型號的自動液力拉緊裝置；KYBJ-M型號的綜合保護；Ф600 mm×1（機尾）規格的拉緊裝置；Ф625 mm×1500 mm規格的卸載滾筒[1]。

帶式輸送機原本是有2臺165 kW的電機，直接按照次序進行啟動，其啟動性能不是很好，而且重載起車也不是很容易，除此之外其輸送速度一般在3.0/s，速度相對保守。因為電機的功率較大，在啟動時會產生強力的電流沖擊，對設備的正常運轉和生產都會產生極大影響。

2 方案改造

常規的輸送機控制開關，是通過移動變電站負荷兩側的開關，對輸送機進行控制，啟動器的開關會對輸送機進行直接的控制，或是開始，或是關閉，但是在控制過程中會產生強力的電流沖擊，進而對相關的設備造成一定額損害；通過對其進行設計改造，在原有的供電基礎上，應用采礦專用的隔離防爆型、變化頻率的調節速度裝配2套，165 kW的控制功率，兩臺660 V電壓的電機設備，進而保證兩臺電機設備可以同時發動。除此之外，在搭配一臺控制器，對兩臺電機進行集中的控制關，并對電機起到一定的保護作用，不會出現系統過熱、電機缺相的問題，如圖1所示為輸送機的設計改造示意圖。

圖1 輸送機改造安裝示意圖

使用PLC控制器對輸送機科技進行統一的管理和控制，并保證兩臺電機可以同時運作，能夠依據煤炭數量的多少，對膠帶機的速度進行調節，而且輸出的頻率在0～65 Hz之間，電機的發動和暫停時間，在0～3 min之間可自行調節；系統還具備多種功能，包括故障診斷、查詢、記憶和顯示功能，對最近10次的故障原因和代碼，可以進行復原和記錄[3]。

該輸送機的變頻和調速裝置，共同構成了可以控制的啟動系統，在其操作臺上，可以對電壓、電流、速度、運行參數等進行有效的設置和保護。

控制手段可以分為三類，包括手動、自動及檢查維修三種，經過對控制方式和運行方式的確定，可以選擇恰當的控制方式。與此同時，使用技術較為成熟的進口器件，當做是系統的部件，一般來講進口產品的質量很有保證。

3 實施要點和技術目標

通過長時間的調查和分析，本次使用的裝置是BFBT-315/660型號的變頻調速裝置，他與DKBI-340/660型號的變頻裝置同時使用，在保留原有性能的基礎之上，使其安全性有了顯著的提升。并將固定三項交流電頻率設置為可以調節的三相交流電流。與此同時，對電機產生的電磁污染和干擾進行吸收和清除。當啟動變頻調速裝置之后，按照固定的頻率設置相應的加速時間，并保證電機的正常運轉；當電機停止運行時，將頻率調至為零，進而降低輸送機的輸送速度。

4 實際的應用效果

4.1 軟啟動等性能優越

頻率變動裝置的啟動、加減速度和停車的時間都可以進行有效的調節和控制。與此同時，為了保證電機的穩定運行，還可以對其S型減速時間進行自由的匹配。通過這種方式，可以降低輸送機啟停所產生的沖擊力，而其他類型的電機啟動設備無法做到這一點。同理可知，當膠帶系統的煤炭轉載量變少時，該系統可以依據承載量的大小對電機的功率、速度等進行適當的調節和變化，進而保證輸送帶的平穩運行。

4.2 明顯的自動調節功能

南郊帶巷的第三部輸送機，在系統改造前后，其用電量發生的變化，如表1、2所示。

表1 改造前用電情況 kWh

表2 改造后的用電情況

每年可以節約標準煤16.32萬kWh×0.123 kg/kWh=20.07 t。

經過前后對比可以清晰地發現，改造后的輸送機月節約電量1.36萬kWh，根據現行的電費價格0.60元/（kWh），每月能夠節約電費1.36×0.60=0.82萬元，每年節省1.36×0.60×12=9.79萬元。

與改造前的用電情況相比：

全年可節約用電（98846-85247）×12月 =16.32萬 kWh。

改造后節約用電的幅度為（98846-85247）/85247=16.0%。

5 結語

隨著現當代煤炭事業的發展以及科學技術的進步。變頻調速系統在安全生產中的作用愈加的突出，其所帶來的經濟效益也在顯著提升。對煤礦帶式輸送機變頻調速系統的改造與應用，在增強企業核心競爭力方面有著重要的實踐價值。

[1]顧文杰.調速型液力耦合器以及CST等裝置在煤礦帶式輸送機上的應用分析[J].機械管理開發，2016，31（7）：30-31.

[2]張豪，陶建松.煤礦帶式輸送機變頻調速系統的改造與應用[J].煤炭工程，2015，47（10）：74-76.

[3]楊興廷，曹劍，李靜靜.帶式輸送機變頻自動張緊系統改進設計[J].煤炭科學技術，2014，42（S1）：181-182；186.