高壓組合變頻技術在大功率刮板輸送機上的應用

劉龍

摘要：近年來大屯公司礦井采煤工作面運輸設備逐步改型升級，刮板輸送機由最初的小型刮板機發展到現在的SGZ800/1050，總功率突破了1000KW，啟動設備采用組合開關高低速控制，在使用過程中發現雙速電機驅動方式可能出現機械或電氣沖擊，從而導致不易啟動、斷鏈、斷齒等事故，為解決以上問題，在孔莊煤礦7434工作面安裝時配套了BPJV1-2*1600/3.3型高壓組合變頻器，設備事故率大為降低，取得了良好的經濟和社會效益。

關鍵詞：高壓 變頻 輸送機 應用

1應用背景

孔莊礦近幾年回采的工作面傾向長度都在220米以上，基本達到了所配套刮板輸送機的極限距離，使用過程中容易引起鏈條拉伸變形量超限，從而導致發生過負荷拉斷事故。孔莊礦近幾年采煤工作面配套的刮板輸送機控制方式一直采用組合開關“低速啟動，高速運行”的方式，雙速電機在正常啟動時，對鏈條產生的沖擊較大，主要存在以下弊端：

1.刮板機為全壓啟動，工作電流大，電機的轉矩較大，從靜止狀態下過渡到1.42m/s（刮板機額定鏈速）時間短，加速度大，對機械設備、電氣部分的沖擊大，使得結構件磨損加快，減少使用壽命。

2.工作面傾向距離較長，設備重載啟動困難。重載停車后再啟動時，極易造成悶車，現場只能采取多次低速運行的方式啟動設備，電機輸出功率大，容易造成燒電機、斷軸、斷鏈、鏈輪斷齒等設備事故。

3.增加職工勞動強度。在處理工作面刮板輸送機重載停車或斷鏈等設備事故時，會大大增加一線職工的非正常勞動強度，尤其在處理后部刮板機重載停車和斷鏈故障時，需要人工卸載煤炭，支架尾梁處空間狹小，操作不便，更會加快職工的體力消耗速度。

4.存在一定安全隱患。刮板輸送機發生故障后，會給職工帶來非正常檢修作業，在更換減速箱、電機、鏈輪等一些大部件時，運輸和起吊過程中，存在一定安全隱患，尤其在中夜班處理設備事故時，人員疲勞困乏，更易造成安全事故。

2高壓組合變頻技術的應用

為解決以上問題，提高工作面刮板輸送機的有效開機率和使用穩定性，在孔莊礦7434工作面配備了BPJV1-2*1600/3.3型高壓組合變頻器，用以替代原有的組合開關控制方式，實現大扭矩重載啟動設備，達到啟動平穩、運行可靠、鏈速可調、減少故障的目的。

引進BPJV1-2X1600/3.3型礦用隔爆兼本質安全型高壓組合變頻器具備兩個獨立的輸出回路，主要針對3.3kV、1600kW及以下刮板運輸機設計。主要解決在大功率重載運輸設備啟動時，機械沖擊強，啟動電流大及多機運行時功率不平衡等問題。該套裝置是一個機殼內有兩臺單獨的變頻器，這兩臺變頻器可以單機使用或者主從模式使用，可任意組合。

變頻器3.3kV電源輸入，3.3kV變頻輸出。拓撲結構上采用三電平技術，輸出線電壓電平數5電平，從而實現遠距離驅動電機，不損害電纜及電機絕緣。整個變頻器系統散熱方式采用水冷方式，散熱可靠性和效率高。變頻器對輸入、輸出具有監測、保護和全面的故障報警、功能，并且本設備每臺變頻器都帶有單獨的旁路功能，當變頻器損壞時不影響煤礦正常生產。

3300組合變頻器綜合考慮工作面順槽供配電設備、工作空間、刮板機工作特點、對井下電網及工作面現有電纜、電機影響、自動化控制要求等特點，采用ABB三電平拓撲結構變頻技術。

3使用效果

BPJV1-2X1600/3.3型高壓組合變頻器于2017年12月份在孔莊礦7434工作面安裝完成，共計2臺，分別控制前后部SGZ-800/1050型刮板輸送機機頭和機尾電機，使用至今10個月，未發生過較大刮板輸送機故障，機頭、機尾傳動裝置完好，鏈條、刮板磨損量較小，其中，鏈條伸長量有效控制在規定的范圍內（≤2.5%）。

高壓組合變頻技術能有效解決機械沖擊強、啟動電流大和多機運行功率不平衡等問題，尤其能避免刮板機重載啟動困難的現象，同時具有恒轉矩實時智能調速的功能，滿足各種工況需求。

4經濟效益與社會效益

4.1經濟效益

直接經濟效益。孔莊礦7434工作面回采至今，共計10個月，直接經濟效益約600萬元。

間接經濟效益。高壓組合變頻器的投入，能大大降低電氣和機械部件的沖擊，有效提高設備使用壽命，大大降低維修成本和配件投入，減少電機和減速器的返修費用均超過10萬元。

4.2社會效益

高壓組合變頻技術的投入，體現出孔莊礦在3300V大功率煤溜設備上的進步，不僅能降低工作面刮板輸送機的事故頻率，更能減少一線職工檢修設備的勞動強度和處理故障時的安全隱患，尤其在處理后部輸送機重載停車時，往往需要人工卸煤，直接尾梁處空間狹小，不易施工，增加職工勞動過程中的身體負荷和作業危險。

參考文獻

[1]王志.礦用高壓組合變頻器的設計[J].江西煤炭科技（3）：4.

[2]陳太光.三電平組合式防爆高壓變頻器在煤礦刮板輸送機上遠距離驅動的應用.煤炭技術 39.5：4.