大运量长距离高电压集多点驱动变频技术在同忻矿主斜井皮带的应用

1、大运量长距离高电压多点驱动变频技术在同忻矿主斜井皮带的应用一、立项原因：为了适应高产高效集约化生产的需要， 带式输送机的输送能力要 加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也 是高产高效矿井运输技术的发展方向。 同煤集团同忻矿在矿井主斜井 皮带设计率先引进长运距、大运量、大功率、多点驱动带式输送机， 并配备高压变频的软启动装置，通过半年多的应用取得了显著的成 绩，对国内同行具有相当的参考价值。二、产品概述 同忻矿主斜井带式输送机主要担负着由井底煤仓向地面上输送原煤的重任，输送倾角为上运 5.13 3.08 4.4 。该输送机的 主要参数为：带宽 B=1800mm运量 Q=48

2、00t/h，带速 V=5m/s,阻燃 钢丝绳芯输送带ST4500（带强4500N/mr）长度L=4601m装机功率 N=3X 1800kW+3 1800kW6kV。驱动装置位于输送机头部和中部，头 部采用功率配比为 2:1 的双滚筒三电机驱动， 中间驱动单元采用功率 配比为 1:1 ： 1 的三滚筒三电机驱动，中间驱动的使用，可以降低承 载胶带的最大张力， 从而使选用胶带强度等级可以降低， 使胶带成本 下降。本机采用螺栓联接的落地钢架作机身，装拆、维修方便，运行平 稳；为防止输送带与滚筒之间打滑，采用带有人字形槽的包胶滚筒， 以增大摩擦系数；本机采用由三节普通托辊组成的30槽形上托辊组，下托辊

3、组采用 V 型托辊组电气控制系统采用中压变频调速驱动系统， 其采用的是西门子罗 宾康完美无谐波系列高压变频装置。 西门子罗宾康完美无谐波系列高 压变频器采用先进的矢量控制技术构成高性能交流调速装置， 经实践 证明可长期可靠地应用于长距离带式输送机等恒转矩负载， 具有起动 转矩大，过载能力强等特点。可在轻载、重载等各种工况下可靠、有 效地控制带式输送机柔性负载的软启动 / 软停车整个动态过程，并在 全过程中实现各胶带机的驱动电机之间的功率平衡和速度同步， 并提 供可调验带速度，由此降低快速起动 / 快速停车过程对机械和电气系 统的冲击， 避免洒料与叠带， 有效抑制胶带输送机动态张力波可能对 胶带

4、和机械设备造成的危害， 延长输送机使用寿命， 增加输送系统的 安全性和可靠性。变频调速装置采用一体化设计，集成隔离变压器和变频器两部 分，隔离变压器采用可靠性极高、绝缘等级为 H级、免维护设计的干 式变压器， 变频器选用罗宾康完美无谐波高压变频器。 电机选用国产 防爆电机。结构：本输送机为固定式结构，采用头部卸料、尾部受料、头 部 2:1 双滚筒三电机驱动；中间 1：1：1 三滚筒三电机的驱动形式， 主要由驱动装置、卸载装置、传动装置、中间卸载装置、中间驱动 装置、制动装置、逆止装置、夹带装置、硫化平台、机身、受料段 及自动拉紧装置等几大部分组成。本机安装在主斜井井筒内， 其中 驱动装置、卸载

5、装置、传动装置、制动装置、逆止装置、夹带装置、 硫化平台、等设备布置在地面井口房内，中间卸载装置、中间驱动 单元设备布置在中间峒室。应用特点 ：第一、变频器在带式输送机的应用。众所周知， 皮带是一个弹性体，在静止或运行时皮带内贮藏了大量的能量，在 皮带机起动过程中，如果不加设软起动装置，皮带内贮藏的能量将 很快释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去。过 大的张力波极易引起皮带被撕断。因此，煤矿安全规程规定， 带式输送机必须加设软起动装置。第二，一般的皮带机都是长距离大运量，通常都是多电机驱动， 采用液力偶合器驱动，很难解决多电机驱动时的功率平衡， 但使用 变频技术解决多电机驱动时的

6、功率平衡。 同时将给煤矿带来极大的社 会和经济效益。第三，真正实现了带式输送机系统的软起动。运用变频器对 带式输送机进行驱动， 运用变频器的软起动功能， 将电机的软起动和 皮带机的软起动合二为一， 通过电机的慢速起动， 带动皮带机缓慢起 动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放， 使皮带机在起动过程中形成的 张力波极小，几乎对皮带不造成损害。第四，实现皮带机多电机驱动时的功率平衡。应用变频器对 皮带机进行驱动时， 一般采用一拖一控制， 当多电机驱动时， 采用主 从控制，实现功率平衡。第五， 降低皮带带强。 采用变频器驱动之后， 由于变频器的起动 时间可在1S3600S可调，通常皮带机起动时间在 60S

7、200S内根据 现场设定， 皮带机的起动时间延长， 大大降低对皮带带强的要求， 降 低设备初期投资。第六，降低设备的维护量。变频器是一种电子器件的集成， 它将机械的寿命转化为电子的寿命， 寿命很长，大大降低设备维护量。 同时，利用变频器的软起动功能实现带式输送机的软起动， 起动过程 中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。第七，节能。在皮带机上采用变频驱动后的节能效果主要体 现在系统功率因数和系统效率两个方面：1、 提高系统功率因数 通常情况下， 煤矿用电机在设计过 程中放的裕量比较大， 工作时绝大部分不能满载运行， 电机工作于满 电压、满速度而负载经常很小， 也有部分时间

8、空载运行。 由电机设计 和运行特性知道， 电机只有在接近满载时才是效率最高、 功率因数最 佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。这是因为当轻载时， 定子 电流有功分量很小， 主要是励磁的无功分量， 因此功率因数很低。 采 用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达 0.9 以上，大大节省了无 功功率。2、 提高系统效率采用变频器驱动之后， 电机与减速器之间是 直接硬联接， 中间减少了液力偶合器这个环节。 而液力偶合器本身的 传递效率是不高的， 并且液力偶合器主要是通过液体来传动， 而液体 的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多， 因而采用变频器驱动 后，系统总的传递效率要比液力偶合器驱动的效率要高 5% 10%另 外，矿井通常离变电站距离较远， 不同时段电压波动较大， 利用变频 器的自动稳压功能，也有部份节能作用。三、经济效益