主運輸系統高強皮帶啟動方式研究與應用

王明洋 王朝 高書杰

（平煤股份一礦，河南 平頂山 467000 ）

引言

現有操作臺及繼電控制器性能落后，控制復雜，多出冷卻水、偶合器及油泵、勺桿等控制環節，與自動化系統聯接多出一套PLC控制環節，為實現皮帶系統的自動化集控，電控系統需要優化升級。無法實現功率平衡影響機械部分的使用壽命。重載情況下不能正常起車，影響生產。

一、立項背景和目的意義

一礦主運輸系統高強皮帶原設計運距L=1500米，運量Q=1000噸/小時，帶速V=3.5米/秒，主電機N=4×280KW（1140/660V），采用液力推桿制動器制動，驅動單元采用電機+變頻啟動＋調速型液力偶合器+減速機的軟啟動方式。該部帶式輸送機投入運行至今已有十五年左右，現電控已嚴重老化落后，影響煤礦的高效安全生產。影響生產，檢修維護量大，備品配件、油脂材料消耗大。資源浪費，冷卻方式極其落后，需防塵水不間斷供給，白白流失造成浪費，否則不能開機，影響生產，不能滿足一礦高效、高產需要。調速液力偶合器使用多年故障較多，經常更換檢修，6個月換一次油，還需要備用偶合器。檢修、配件、油及冷卻水等消耗大。電控裝置老化性能落后，保護裝置不穩定，容易出現故障。現有操作臺及繼電控制器性能落后，控制復雜，多出冷卻水、偶合器及油泵、勺桿等控制環節，與自動化系統聯接多出一套PLC控制環節，為實現皮帶系統的自動化集控，電控系統需要優化升級。無法實現功率平衡影響機械部分的使用壽命。重載情況下不能正常起車，影響生產。

（一）當前存在問題

1、調速液力偶合器常出現漏油、振動、雙機傳動力矩不平衡損壞現象，同時造成減速機、電機故障，滿載停機起動困難等事故，影響生產，檢修維護量大，備品配件、油脂材料消耗大。

2、資源浪費，冷卻方式極其落后，需防塵水不間斷供給，白白流失造成浪費，否則不能開機，影響生產，不能滿足一礦高效、高產需要。調速液力偶合器使用多年故障較多，經常更換檢修，6個月換一次油，還需要備用偶合器。檢修、配件、油及冷卻水等消耗大。

3、電控裝置老化性能落后，保護裝置不穩定，容易出現故障。現有操作臺及繼電控制器性能落后，控制復雜，多出冷卻水、偶合器及油泵、勺桿等控制環節，與自動化系統聯接多出一套PLC控制環節，為實現皮帶系統的自動化集控，電控系統需要優化升級。

4、無法實現功率平衡影響機械部分的使用壽命。

5、重載情況下不能正常起車，影響生產。

綜合以上各種原因，通過比較各類軟起動方式，考慮自動化控制、起動性能、維護保養、節能降耗等因素，以及我礦高強皮帶變頻改造的經驗，排除液粘及CST改造，采用變頻調速裝置是一種合理的選擇。

（二）解決關鍵問題

1、減小啟動電流，增大啟動力矩，且啟動加速度可調；

2、可以實現多臺電機的功率平衡。

3、改造后電控系統集合井下現有數據傳輸分站，將系統數據直接接入傳輸分站上傳至集控中心。

4、改造進度快，不影響煤礦的正常生產。

（三）項目研究主要內容

綜合各種原因，通過比較各類軟起動方式，考慮自動化控制、起動性能、維護保養、節能降耗等因素，以及我礦高強皮帶變頻改造的經驗，采用變頻調速裝置是一種合理的選擇。

（四）技術指標

(1)電控系統主要由控制部分、帶式輸送機保護部分、變頻傳動部分等組成，設備配置選用國際優質品牌和國內知名企業產品，采用礦用防爆型煤礦專用電氣設備，適用于煤礦井下有瓦斯和煤塵爆炸危險的環境。

(2)變頻器采用先進的矢量控制技術構成高性能交流調速裝置，經實踐證明可長期可靠地應用于長距離帶式輸送機等恒轉矩負載，具有起動轉矩大，過載能力強等特點。

(3)控制方式靈活，遠控回路為本安型，能與皮帶控制系統良好的配合。

二、實施方案：

在不更換原皮帶機滾筒機身等機械設備的基礎上將除去原電機及開關，更換為變頻開關及變頻電機，實現變頻軟啟動使用。

1、調研階段：調查電控系統的使用范圍及特性。

2、研究階段：經過綜合考慮選定變頻改造。

3、施工階段：結合現場實際情況選定合適的施工方案

4、準備設備：將改造更換的設備裝運至現場。

5、進行安裝調試。

三、市場狀況與推廣應用前景

變頻技術具有良好的節能效果和平緩的機械調節功能，為企業創造良好經濟效益，有效降低能耗，因此在煤礦得到了越來越廣泛的應用。可以廣泛應用于煤礦井下采煤機的牽引電機、提升機、絞車、井下用通風機、水泵及帶式輸送機電機的調速等。

四、工業性試驗運行總結

1、啟動電流小，啟動力矩大，沖擊小，且啟動加速度可調；

2、可以實現多臺電機的功率平衡。

3、皮帶機集控系統控制核心選用西門子300系列PLC，經實踐證明，該PLC穩定性高、抗干擾能力強；

4、改造后電控系統集合井下現有數據傳輸分站，將系統數據直接接入傳輸分站上傳至集控中心。

5、改造進度快，不影響煤礦的正常生產。

有效確保了我礦主運輸系統的原煤運輸任務，達到了零事故、零影響的目標。

五、經濟效益分析報告

戊一三部皮帶機改造后，降低對運輸機械及高強皮帶的損害，延長了運輸機械及高強皮帶的使用壽命，降低工人勞動強度，保證了高強皮帶的安全運轉，防止了事故的發生。全年減少事故6小時，多拉原煤6000噸，延長了高強皮帶的使用壽命和皮帶機的損害，減少了硫化皮帶4次，少更換皮帶400米，減少材料及資源浪費50萬元。

每噸原煤價300元 6000×300=180萬元

每米高強帶1200元 400×1200=48萬元

每次硫化皮帶費用40000元 40000×4=16萬元

每次硫化時間10小時 耽誤拉原煤時間4小時 每小時運煤量1000噸 4×4×1000×300=480萬元

共計：180+48+16+480+50=774萬元

六、社會效益

1、保證了高強膠帶機的安全運轉，減少了材料消耗及資源浪費，減少了對機械部分的損傷，給膠帶機安全運轉工作創下了良好的條件，確保了我礦出煤系統安全運轉。

2、為礦經濟效益提高作出一定的貢獻，年創效益774萬元。

七、總結

改進后：提高了安全的可靠性；解決工人清理灑煤工作任務和強度，節約勞動力。減少了人員傷亡等事故發生的比例，延長了設備的使用壽命，避免局部通風風筒被漂浮的皮帶掛壞，保證正常通風。降低了因配件損壞的頻率，節省因更換維修設備而支出的費用。為井下生產需要提供便利，保證掘進巷原煤的正常運輸。在此要感謝我的同事及領導協助我能夠順利的完成改進。