防爆变频控制系统在矿用带式输送机上的应用

1、防爆变频控制系统在矿用带式输送机上 的应用程锋安徽恒源煤电股份有限公司机械总厂摘要：针对煤矿井下采区运输巷道起伏多、倾角大的复杂工况，如何确保带式输送机的 平稳安全起动、运行和制动就成为煤炭井下运输的关键环节。通过对煤矿井下长 距离、大运量、起伏多带式输送机的多种启动、运行和制动技术的跟踪研究，采 用防爆变频控制技术控制带式输送机的启、停及运行，不仅安全平稳、设备运行 的安全系数高，而口减少了设备的无功损耗、降低了设备的运行和维护成本。关键词：防爆变频控制系统;矿用带式输送机;软启动;安全系数;无功损耗小;作者简介：程锋（1978-），男，工程师，毕业于安徽理工大学机械电子工程专 业，长期从事

2、带式输送机等输送设备的研发、制造工作。收稿日期：2017-06-26received： 2017-06-261项目概况安徽恒源煤电股份有限公司钱营孜煤矿西二采区主运巷道为两头平巷、中间斜巷, 斜巷倾角-14.5° ,长度820 mo带式输送机主参数如下:运输量8001 600 t/h, 胶带宽度1.2 m,带速3. 15 m/s,电机功率3x400 kw, ac 1140v变频电机，整 机长度900 m,尾部、中部、近头部受料点驱动各1处。2胶带机软起动方案鉴于该巷道情况，输送设备为较大倾角的下运带式输送机，设计采用头部卸料, 尾部3个主动滚筒、3台电动机驱动，功率配比1 ： 1 ：

3、 1,拉紧装置布置在斜巷 下方接近头部的位置。软启动的方式分为以下几种：（1）电软启动：电软启动控 制器以反并联的晶闸管组为开关，以软启动交流调压方式限制电动机的启动电 流，以使该电动机拖动带式输送机平稳地过渡到额定转速，完成软启动。（2）调速型液力偶合器:偶合器工作腔内充入一定量的工作液，工作泵轮从电动机上 获得机械能，并转化为液力能，推动涡轮旋转，涡轮把液力能转化为机械能， 通过输岀轴输岀，带动工作机工作，周而复始，实现了从原动机到工作机之间 的能量传递。（3） cst系统:是美国道奇公司专门为大型带式输送机配套的集减 速、离合和调速于一体的软驱动装置。（4）变频器系统:应用变频技术与微电

4、子 技术，通过改变电动机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。常 用软启动装置性能比较如表1所示。表1常用软启动装置特性比较下载原表序 号特性cst 系统调速型液力 偶合器电 启1软启动特性好较好2控制系统复杂简单简3功率平衡好较好较4低速运行稳定较稳定较5传动效率咼较高较6可靠性可靠可靠口7互换性差好女8体积大大/¥9运行成本31 j冋低£10价格高低%11下运发电不可以不可以不可该输送机受料点多、分布距离远、运输量变化大以及煤矿生产存在的诸多不稳定 性，根据多年来对煤矿井下强力带式输送机的研制和应用经验，在比较调速型 液力偶合器、cst系统可控传输装置、电软启

5、动器、变频控制系统4种软启动装 置的各项特性后，最终设计采用韩国soho公司生产的变频控制系统来控制输送 机的启动、运行和制动，并将主电动机下运工况时所发的电反馈回电网。3变频控制系统韩国soho公司牛产的变频控制系统具有如下特点:控制功率不小于560 k w,满 足皮带机四象限能量冋馈运行的要求，整流冋馈和逆变单元的功率器件均为德 国英飞浚原装igbt,耐压3 300 v;频率波动范围小;加减速时间0、1 800 s可调, 加减速曲线为“s”型;带功率平衡功能、能提供精确的负载分配控制，控制精度 w0. 1%，满足系统3台电动机主从同步控制的要求，功率不平衡度在2%以内；内 置输入滤波器、输

6、入电抗器（lcl系统）、输出电抗器等，功率因数大于97%,对 电网的谐波污染小，产生的总谐波电流5%;系统有开机自检功能，可以方便地 诊断出变频器当前状态正常与否，只有变频器在没有任何故障（即各种保护未 被触发）的情况下才允许系统启动，如果自检未通过，系统将在显示屏上或通 过通讯口指出故障类型或故障代码;主电源断电恢复后，变频器原设定参数不 变。zbt-710/1140k矿用隔爆型交流变频调速装置3台;kxj-1140 （660）矿用隔爆兼 本质安全型可编程控制箱1套；th 1-24矿用本安型操作台1台;xb-127矿用隔爆 型显示箱（装在操作台上）1台。3. 2主要技术指标变频控制系统主要技

7、术指数如表2所示。项目规格额定输入电压ac 1 140 v彼动范f电额定输出电压ac 0、1 140 v气 性 厶匕额定输岀功率400 kw额定输出频率050 hz分辨率 0.01指功率因数m97%标整机效率m98%过载能力150% 1 m in, 200% 3c电压谐波谐波含量v5%。各 有率v4%,各谐初电能电流谐波率v2%总谐波电流5%质量允许偏差电压-7% +7% ；正要求值为±0.2 hz三相偏差三相电压不平衡度wem vem c 控制方式符合 gb 12668.3-2c2004要求无速度传感器矢量搭内置pid可实现过程闭环控制3. 3变频控制系统方案变频控制系统方案如图1所示。3#主电机2#主电机1#主电4应用效果(1) 带式输送机、变频控制系统自调试好后工作正常，系统稳定可靠，保证了原 煤生产输送的连续性，可长时间低速运行，实现了低速到额定转速的连续可调 及负载变化情况下的转速可调功能。(2) 启动、运行、停车过程中都能满足系统四象限运行的要求，与制动系统配合 实现了软启、软停及紧急停车功能，保证任何时候都不会幽现输送带下滑、打滑 等现象;始终保持输送带动态张力最小，减少了对负载机械的冲击，重载启动吋 能零速满转矩启动。 达到了延长电动机、输送带、机械部件使用寿命的日的，