一礦主運輸系統軟啟動方式研究與應用

張運紅 仝大江

（平煤股份一礦 ，河南 平頂山 467000）

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。

一、改造原因：

一礦主運輸系統膠帶運輸機原設計運距L=1215米，運量Q=1000噸/小時，帶速V=2.5米/秒 ，主電機N=3×250KW（1140/660V）,采用液力推桿制動器制動，驅動單元采用電機+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二十多年，現電控已嚴重老化落后，影響煤礦的高效安全生產。突出表現在以下幾方面：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。

二、目的

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，高強皮帶電機在全壓啟動時，由于電機的啟動力矩需要從電網吸收7倍的電機額定電流，而大的啟動電流即浪費電力，對電網的電壓波動損害也很大，增加了線損和變損。過大的起動轉矩產生機械沖擊，對被帶動的設備造成大的沖擊力，縮短使用壽命，影響精確度。如使連軸器損壞、皮帶撕裂等。造成機械傳動部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命從而增加維護工作量。電機硬啟動對電網造成嚴重的沖擊，而且還會對電網容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用軟啟動裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節省了設備的維護費用。電機啟動時啟動電流可從0增大，電機額定電流逐步增加，減少了啟動電流對電網的沖擊，節約了電費，也減少了啟動慣性對設備的大慣量的轉速沖擊，延長了設備的使用壽命。

三、電控系統方案

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。

電控系統以“可編程控制器（PLC）+ 1140V變頻器”為核心，用來完成整個系統的數據采集、設備控制、信息傳輸。PLC和變頻器之間通過現場總線控制變頻器的給定、起、停實現三或四臺變頻器之間的功率平衡。系統能夠可靠的實現帶式輸送機的無沖擊軟啟動、起車預警、停車、緊急停車、故障保護停車和對相關設備的開停控制，電控箱內預留PROFIBUS-DP接口,方便給煤機及關聯設備的接入，電控箱內預留以太網接口，整套控制系統可直接并入正在建設的數字化礦井系統，性能可靠，操作維護方便，用戶容易掌握，系統設計靈活，保護功能齊全。

四、電控系統主要性能說明

1.具備以下工作方式

就地方式：在自動方式下，當按下起動按扭后，按照PLC中預先設置的程序，電控裝置首先給出開車預警，打開制動器，接著給變頻器起動信號和給定信號，變頻器在設置的上升時間內，電機轉速由零速達到額定速度，從而完成皮帶的軟起動；各種保護傳感器投入使用。

集控方式：與前級設備（給煤機或皮帶機等）關聯，前級設備運行后控制本條皮帶自動起車，各保護傳感器投入使用。

遠控方式：在該工作方式下，設備由生產監控系統進行遠程監控；

檢修方式：在檢修方式下，膠帶機處于慢速運行狀態（速度可根據用戶要求設置），檢修方式主要在驗帶時使用；膠帶機的各種保護傳感器（除拉線保護外）不投入使用。

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，通過操作臺上的按鈕信號來控制變頻器的起動；四臺變頻器可以分別起停。膠帶機各種保護傳感器（除拉線保護外）不投入使用。

2.系統的控制終端采用觸摸屏顯示，圖形庫豐富，實現系統電流、膠帶運行速度及變頻器的實時數據顯示和歷史數據查詢，使整機的運行狀態監測直觀，改進了用戶的操作環境，并對操作人員素質無特殊要求；

3.具備帶式輸送機的速度、跑偏、煤位、溫度、縱撕、超溫自動灑水、煙霧、急停多種保護功能，傳感器輸入信號均為開關量（各種保護傳感器由用戶根據有關規程配備）。各種故障保護延時停車，延時時間根據用戶現場實際需求可自由設定。并可根據用戶要求增設其它保護功能。

五、總結

主運輸系統皮帶機改造后，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。創經濟效益774萬元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。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。