李雅莊煤礦強(qiáng)力帶式輸送機(jī)改造應(yīng)用研究

穆寶瑞

（霍州煤電集團(tuán)李雅莊煤礦調(diào)度室，山西 霍州 031400）

1 工程概況

強(qiáng)力帶式輸送機(jī)是利用鋼絲繩芯彈性強(qiáng)力膠帶作為煤的運(yùn)輸設(shè)備，膠帶是通過(guò)加熱硫化黏合后而形成的多接頭無(wú)極環(huán)形輸送帶。做好功率平衡，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)，可降低輸送帶接頭的沖擊，延長(zhǎng)接頭的壽命，防止斷帶事故發(fā)生。李雅莊煤礦充分利用現(xiàn)有設(shè)備，合理配置高壓軟啟動(dòng)裝置和功率平衡閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，并有機(jī)地與PLC控制系統(tǒng)結(jié)合，來(lái)實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行。

2 軟啟動(dòng)裝置的種類和性能特點(diǎn)

電氣軟啟動(dòng)主要有變頻調(diào)速系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（SRD）和可控硅降壓軟啟動(dòng)三種方案。變頻調(diào)速系統(tǒng)，啟動(dòng)力矩大，控制精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，多機(jī)平衡性差。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，控制精度高，但系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)高，噪聲大，故目前應(yīng)用較少。可控硅降壓軟啟動(dòng)的應(yīng)用比較廣泛，設(shè)備性能可靠，維護(hù)量小，造價(jià)低，具有軟啟動(dòng)、軟停機(jī)等功能，啟動(dòng)時(shí)降壓對(duì)電網(wǎng)沖擊較小，但電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)不到負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)，特別是重載時(shí)，給設(shè)備帶來(lái)不利影響，在運(yùn)行中無(wú)法實(shí)現(xiàn)多臺(tái)主電機(jī)的功率平衡及膠帶的軟運(yùn)行。

3 帶式輸送機(jī)的軟啟動(dòng)、軟運(yùn)行

李雅莊煤礦中央斜井強(qiáng)力膠帶和強(qiáng)力鋼絲繩膠帶帶長(zhǎng)均超過(guò)2000m，由多臺(tái)主電動(dòng)機(jī)6000V高壓同時(shí)驅(qū)動(dòng)，選用了造價(jià)較為低廉、性能穩(wěn)定、維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單的可控硅降壓軟啟動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)力帶的軟啟動(dòng)。為消除使用該裝置電機(jī)堵轉(zhuǎn)和多機(jī)平衡問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)的軟運(yùn)行，選擇可控硅降壓軟啟動(dòng)裝置配合調(diào)速液力耦合器使用。調(diào)速型液力耦合器從使用上來(lái)講相當(dāng)于一種軟啟動(dòng)裝置，但此種軟啟動(dòng)在電氣方面對(duì)主電機(jī)來(lái)講，仍是直接啟動(dòng)。如多臺(tái)大功率高壓電動(dòng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)帶多個(gè)液力耦合器驅(qū)動(dòng)某一部皮帶，它的啟動(dòng)電流仍是很大，對(duì)局部電網(wǎng)很不利。但液力耦合器能實(shí)現(xiàn)膠帶的軟運(yùn)行，液力耦合器在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，供油泵從液力耦合器油管里吸油，經(jīng)冷卻后送至勺管殼體中的進(jìn)油室，并經(jīng)泵輪入油口進(jìn)入工作腔中，同時(shí)工作腔中的油液從泵輪泄油孔泄入外殼形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)油環(huán)，這樣就可通過(guò)液力耦合器的調(diào)速裝置操縱勺管徑向伸縮，任意改變外殼里油環(huán)的厚度，即通過(guò)改變抽油勺桿的位置，調(diào)節(jié)裝在電動(dòng)機(jī)輸出軸與減速器輸出軸間的液力耦合器內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)介質(zhì)的多少，來(lái)改變傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的軟運(yùn)行。

4 PLC可編程序自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)控制器的改造應(yīng)用

利用人工控制調(diào)速型液力耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)軟運(yùn)行，一是可操作性差，難度大；二是不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)及時(shí)調(diào)節(jié)。為此對(duì)李雅莊煤礦強(qiáng)力帶式輸送機(jī)采用“PLC可編程序自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)控制器”進(jìn)行改造。根據(jù)膠帶負(fù)載不同，從各主電動(dòng)機(jī)、主回路所安裝的電流變送器取樣，并反饋電流信號(hào)至控制回路的PLC控制器，PLC控制器自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)迅速發(fā)出指令，及時(shí)調(diào)節(jié)各個(gè)液力耦合器的勺桿位置，即實(shí)現(xiàn)各主電動(dòng)機(jī)功率的自動(dòng)平衡調(diào)節(jié)（每2～3s進(jìn)行一次自動(dòng)調(diào)整，由PLC可編程序控制器自動(dòng)進(jìn)行），使膠帶機(jī)變速運(yùn)行。當(dāng)膠帶在空載時(shí)速度最低，并且在運(yùn)行一圈后（500s），由PLC自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)各液力耦合器勺桿位置至最低，PLC發(fā)出軟停機(jī)信號(hào)，這時(shí)膠帶能再降速而停機(jī)、抱閘，實(shí)現(xiàn)其軟停止，自動(dòng)起到節(jié)電效果。

5 應(yīng)用效果分析

李雅莊煤礦強(qiáng)力帶式輸送機(jī)在改造過(guò)程中采用可控硅降壓軟啟動(dòng)與液力耦合器配合使用，可謂是取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，設(shè)備啟動(dòng)平穩(wěn)可靠，軟啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊大大降低。由于采用了PLC可編程序控制器進(jìn)行自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，膠帶機(jī)運(yùn)行速度可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)自動(dòng)及時(shí)調(diào)節(jié)，多臺(tái)主電動(dòng)機(jī)功率可自動(dòng)平衡。一年多來(lái)，皮帶接頭無(wú)維修（以往6個(gè)月接頭要大修一次）。安裝了PLC可編程序自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)軟運(yùn)行裝置前后相對(duì)比，噸煤電耗降低0.5度，平均每月節(jié)約維護(hù)費(fèi)用0.5萬(wàn)元。礦井年產(chǎn)量按220萬(wàn)t計(jì)，年可節(jié)約費(fèi)用61萬(wàn)元。噸煤電耗對(duì)比、維護(hù)費(fèi)用對(duì)比如圖1、圖2所示。

圖1 噸煤電耗對(duì)比示意圖

圖2 維護(hù)費(fèi)用對(duì)比示意圖

6 結(jié)束語(yǔ)

PLC可編程序自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)軟運(yùn)行裝置在李雅莊煤礦強(qiáng)力帶式輸送機(jī)的改造及實(shí)踐應(yīng)用，克服了強(qiáng)力膠帶機(jī)啟動(dòng)時(shí)受沖擊力大，容易發(fā)生斷帶、使用維修率高等諸多弊端，特別是實(shí)現(xiàn)了膠帶動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡，大大降低了該礦帶式輸送機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用。