精煤輸送皮帶機控制系統技術改造

王 鵬

（晉能控股煤業集團同忻煤礦機電科山西大同037000）

0 引言

同忻煤礦裝車站年設計外運能力為1 000 萬t/a，精煤輸送皮帶長508 m，帶速4 m/s，最大能力6 000 t/h，屬裝車關鍵設備，是整個同忻煤礦洗選精煤外運的大動脈，其運行狀況的優良與否直接關系到精煤能否及時裝車，決定礦井的整體生產效率。由于精煤皮帶變頻原有設計缺陷，出現了集控室無法及時快速停止皮帶的情況，嚴重制約著該礦生產外運任務的順利完成。為保證快速、連續裝車，基于MegaVert 中壓變頻器，依托其SPWM控制技術，對現有的精煤輸送皮帶急停控制及驅動電機控制系統進行了技術改造[1-8]。

1 精煤輸送系統概況

同忻礦裝車站精煤輸送皮帶參數：皮帶長度508 m、帶寬2 000 mm、皮帶速度4.0 m/s、運量5 000 t/h、坡度最大6.8°。電機參數：電機型號Y2-450-4，額定功率500 kW，額定電壓10 000 V，額定電流35.8A，轉速1 490 r/min，裝備數量3臺。根據現場工況，為滿足現場要求，對精煤輸送皮帶進行了控制系統改造和變頻調速驅動改造等兩項技術改造。

2 控制系統硬件

（1）變頻器采用 Emerson 公司的MegaVert 中壓變頻器，具體設備見圖1。該設備采用SPWM控制技術，直接輸出0 kV～6/10 kV電壓，不需要任何輸出升壓裝置，可以直接驅動普通電機，實現對中壓電動機的變頻調速控制，變頻器系統結構見圖2。

圖1 MegaVert中壓變頻驅動器

圖2 MegaVert中壓變頻器系統結構框圖

（2）驅動站驅動電機由南陽防爆公司生產制造，電機型號：YVF-500-4，額定電壓：10 000 V，額定電流：45.0 A，額定功率：630 kW，該型電機體型小，占地面積低，但裝機容量增大，性能可靠，采用兩趟獨立冷卻風路（外冷卻風路和內冷卻風路），形成雙回路結構，保證電機溫度均勻分布，既實現電機更高的功率密度，同時有效提高電機散熱效率。

3 革新方案

（1）精煤輸送皮帶急停改造

精煤輸送皮帶變頻控制系統改造后，由于與原裝車系統通訊只有一個啟停信號，兼容性不夠，曾發生變頻器停止運行，無法停止皮帶運行的情況，嚴重威脅精煤皮帶的安全運行。為此對變頻控制系統進行急停方式技術改造，用于緊急情況下停止皮帶運行。改造方案如下：

（a）驅動站配電室內安裝一個急停按鈕，接入精煤輸送皮帶變頻器起車指令繼電器中，下次出現此類故障中，值班電工可以及時停止變頻器運行。

（b）精煤輸送皮帶巷現場拉繩開關繼電器接入變頻器起車指令繼電器中，這樣現場拉繩可以及時停止變頻器運行。

（c）裝車塔集控室操作臺急停按鈕控制精煤皮帶遠程分站一個中間繼電器常閉點（通過編寫一段程序實現），該常閉點接入精煤皮帶變頻器起車指令繼電器中，這樣操作臺上的急停按鈕可以及時停止變頻器運行。改造原理如圖3所示。

圖3 改造原理圖

通過改造，大幅提升精煤皮帶運行的安全性，確保變頻器發生故障時，集控操作人員、值班電工能及時停止皮帶運行，避免事故擴大，造成更大機電設備事故。

（2）驅動電機控制系統改造

精煤輸送皮帶驅動電機上裝備3 kW風扇電機，按照原有設計，精煤皮帶3 臺驅動電機所帶風扇電機和加熱器由一個斷路器控制。但實際運行過程中，斷路器負荷大，設備故障率高，檢修維護成本大幅提高。為此，針對此情況進行了2項改造。

（a）風扇電機和加熱器分布控制改造：將三臺風扇電機和加熱器控制開關統一按照在一個配電箱內，分別由不同的斷路器控制啟停，并將總開關更換為更大容量的斷路器，大幅提升了風扇電機和加熱器的運行安全，改造見圖4。

圖4 配電箱改造示意圖

（b）風扇電機和加熱器綜合保護改造：為了有效保障驅動電機風扇電機和加熱器的安全運行，我們在原設計的基礎上，在控制回路的總回路中，安裝了WDB微機監控電機保護器，用于監測3 臺風扇電機運行電壓和電流。并根據電機功率設定保護值，達到設定保護值，保護器動作，向控制系統傳輸故障信號，停止皮帶運行。為員工日常檢修和維護提供了便利，也避免了設備故障無法及時檢測到，造成事故擴大，影響精煤皮帶的安全運行。

圖5 加熱器綜合保護改造圖

4 結論

結合同忻煤礦裝車站精煤皮帶運輸設備現狀，針對其控制系統進行技術改造，得到較好的預期效果：

（1）精煤皮帶急停改造后，大幅提升設備運行安全性，作業人員能夠及時迅速發現緊急情況，并作出應急反應，設備停車時間由原來的5 s降至3 s，有效遏制皮帶輸送事故進一步擴大。

（2）驅動電機控制系統的改造，增大了大容量斷路器，提升了風扇電機和加熱器的運行安全性，安裝WDB 微機監控電機保護器，實現了監測可視化，大幅提升精煤輸送皮帶運行的安全性，確保精煤皮帶發生故障時，避免事故擴大，造成更大的機電設備事故，經濟安全效益顯著。

（3）未來煤流運輸系統的發展趨勢將是智能化、可視化、無人化，實現煤流系統工業化作業、精細化管理及高效安全性運轉的最終目標，此項技術改造值得在同類礦井推廣應用。