變頻電機一體技術在運輸系統的研究范文

本站小編為你精心準備了變頻電機一體技術在運輸系統的研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：本文在分析變頻一體機結構和工作原理的基礎上，通過系統診斷、現場寫實等有效做法，分析大采高中厚煤層綜采工作面煤流系統及設備痛點，積極進行系統優化和裝備升級改造，將智能變頻技術應用于綜采煤流運輸系統中，從根本上突破了制約礦井高產高效“瓶頸”，結果表明應用效果良好，具有很強的推廣價值。

關鍵詞：大采高綜采工作面；順槽帶式輸送機；變頻一體機

1概況

現有4110綜采工作面，綜采工作面裝備有MG900/2210-GWD型采煤機，SGZ1200/2×700型刮板輸運機和SZZ1350/700型轉載機，順槽帶式輸送機為DSJ120/150-4×315型可伸縮皮帶，支架采用ZY11000/28/63D型大采高支架119架。

2順槽帶式輸送機運行現狀及問題

4110綜采工作面順槽帶式輸送機，2016年10月之前采用4臺電光防爆QJR-400型軟啟動器+315kW電機+減速箱驅動方案，由2臺1250KVA變壓器供電。（每臺1250KVA變壓器供2臺315kW電機）該套驅動方案起動時電氣沖擊載荷大，起動電流為電機額定電流的4-6倍，變壓器因起動容量不足造成頻繁過載跳閘，同時頻繁起動引起電機過熱，造成電機絕緣下降燒毀繞組；由于電光防爆QJR-400型軟啟動器沒有功率平衡功能，因驅動滾筒直徑偏差造成多臺電機運行電流和轉矩相差大，功率嚴重不平衡，影響了電機可靠運行。該套驅動方案起動時因多臺電機需錯時起動不能同步，造成驅動滾筒之間受力不均，出現皮帶打滑冒煙現象，包膠磨損嚴重；劇烈的起動載荷反復沖擊皮帶扣、減速箱、各個滾筒軸承等關鍵部位，經常發生滾筒軸承損壞、減速箱打齒和斷帶現象，每次斷帶需10多人耗時近4個小時才能恢復，材料費用明顯增加。特別是采煤工作面膠帶順槽沿煤層起伏波動多，每次縮帶都要頻繁起停，起動瞬間膠帶張力突變，在谷底的皮帶將煤拋灑到巷道內，沿線堆煤嚴重，由于人員少堆煤清理不及時，托輥、膠帶持續在煤堆中磨損，不但造成嚴重的材料損失，而且給安全帶來重大威脅；為清理積煤，公司除每天安排6人專門清掃外，還要求整班職工下班后集中清理2個小時，致使職工士氣低下，人員流失嚴重。因為綜采工作面的皮帶機械故障，平均每天影響不低于6小時，加上工作面檢修2小時，造成綜合開機時間不足16小時，嚴重影響安全生產秩序，順槽皮帶機已成為嚴重制約安全、生產的“瓶頸”。

3刮板運輸機運行現狀及問題

刮板運輸機原采用“組合開關+2×700kW雙速電機+摩擦限矩器+減速箱”驅動方案，起動方式為高低速轉換直接起動，由1臺KBZGZY-3150/3300型變壓器+KJZ3-600/3300型4驅組合開關+4條電纜（每臺電機兩條電纜）進行供電。運輸機起動時機械沖擊載荷大，電機、減速箱、軸承、聯軸器、鏈輪、鏈條等都受到頻繁沖擊，容易造成設備損壞等機械故障；特別是重載起動時，經常發生斷鏈、鏈輪損壞等故障；正常運行過程中，機頭、機尾電機功率不平衡，上下鏈條同步性差，極易損壞鏈條，經常發生窩鏈、斷鏈等現象，嚴重影響工作面正常生產秩序。去年下半年以來，公司堅持問題導向，迅速成立以機電部為主的項目攻關小組，經反復現場勘察、調研論證、跟合作單位共同程序開發，大膽嘗試，于2016年10月7日在4109膠帶順槽帶式輸送機改造完畢。同時基于變頻一體機在4109面順槽帶式輸送機應用的成功經驗，通過調研論證、數據分析和負載狀況對比，刮板機的起動及運行特點與順槽皮帶有相似之處，大膽嘗試，將變頻一體機驅動技術植入刮板運輸機的傳動方案。對4110刮板運輸機驅動迅速實施設備改造，于2017年3月18日改造完畢，成為淄礦集團公司首次將變頻一體機應用于采煤工作面的礦井。成為國內首例將變頻一體機驅動技術成功應用于皮帶機的礦井。

4變頻一體機的構造及原理

變頻一體機驅動系統，采用YJVFT-355L1-4（1140V/315kW）礦用隔爆兼本質安全型變頻調速一體機，它是集成變頻器與電動機于一體，由四臺1140V/315kW變頻一體機，一臺一體機操作箱，和若干通訊控制電纜及主動力電纜組成，變頻一體機和操作箱對外均有CAN總線通信控制接口，四臺變頻一體機和操作箱組成CAN總線通信網絡，由操作箱同時控制四臺一體機。使用2臺水箱分別對4臺變頻一體機進行冷卻，冷卻水在系統內進行循環，通過風機與散熱片進行散熱。變頻一體機最大啟動為2倍額定轉矩，系統根據負載的狀況設定與之適用加減速時間，最大程度降低對電機及相關機械設備的沖擊損傷，延長設備使用壽命，降低維修費用，滿足井下膠帶機的控制要求。操作箱可以讀取任實時的所有一體機輸出轉矩和轉速，還可以精確的對各臺一體機輸出的轉矩和轉速進行控制，從而實現功率平衡。各臺一體機和操作箱組成CAN總線通訊網絡，通過高速CAN總線實現通信。

5產生的效果

升級改造完成后，順槽帶式輸送機起動平穩，4臺電機功率保持平衡，并實時調整電機轉矩和電流相等，避免了個別電機過載、過熱現象。同時，避免了起動時的機械沖擊，杜絕了斷帶、斷繩等機械事故，從根本上減少了皮帶灑煤、托輥損壞、膠帶磨損等。刮板運輸機起動及運行平穩，徹底消除了機械和電氣沖擊，功率實時平衡，機頭、機尾電機運行同步性強，上下鏈條松緊度可隨時適應刮板機上下坡度及溜槽推移過程中的影響，杜絕了窩鏈、斷鏈等機械事故和變壓器瞬間過載等電氣故障，重載起動效果佳，設備質量可靠、免維護，故障率幾乎為零。該驅動方式還可設置超低頻緊鏈模式取代緊鏈馬達，使“縮鏈”、“拿環”等工作變得輕松、便捷，同時大大節省了緊鏈馬達（國產約5萬/個，進口約12萬/個）費用；省去配套多回路組合開關以及相應車盤的投資，設備列車得到優化，減少了設備車盤數量；電纜數量減少兩條，投資減少，且有利于電纜管理。

6數據效益分析

通過各種統計數據對比分析，變頻一體機在順槽帶式輸送機和刮板輸送機的成功應用，產生了巨大的經濟效益：一是機械事故率顯著降低。從4108、4109、4110三個工作面機械事故統計報表來看，順槽皮帶機和工作面刮板機機械事故率從占全礦機械事故的67.2%下降至1.4%，效果顯著。二是產能有效釋放，生產秩序更加穩定。工作面主要影響環節得到了根本性的治理，有效生產時間大大增加，設備開機率從不足65%提高到目前的95%；日平均推進度由不足10米提高到目前的14.4米；每天計劃檢修時間有原來的不足2小時，提高到目前的4小時，設備管理進入良性軌道；單面平均日產量由1.2萬噸提高到1.8萬噸，同比提高50%，月產量由35萬噸提高至47.9萬噸，同比提高36.9%。三是頂板管理得到有效改善，煤質大大提高。推采速度保持快速平穩，頂板周期來壓滯后，頂板多數時間保持完整，漏矸大大減少。商品煤獲得率由原來的65%提高至72%，達到了提質增效的目的，減少了矸石外排，減輕了環保壓力，降低了覆土綠化成本。四是節約人工投入，人工效率提高。每班可節約皮帶自移機尾清掃工5人、皮帶機頭司機1人、皮帶道清掃積煤人員16個人，更換損壞托輥人員4人，按照日工資300元進行計算，每月可節約人工成本約70萬元。五是節能效果好。電機功率因數保持在0.95以上，且在煤量少的情況下可工作于低頻狀態。對比4108、4109工作面，同等條件下，每月可以節約電量11.8萬度，年節約電費78.94萬元；噸煤單耗由7.22度/噸降低至5.37度/噸，降幅34.4%。六是材料費用大幅降低。平均每月節約皮帶扣費用13.6萬元，托輥費用9.3萬元，特別是4108面生產時，僅更換皮帶這一項費用就投入了500萬元，而4110面推采以來，帶寬保持在1.18米以上，膠帶狀況良好，避免膠帶投入。七是減少了硐室施工。順槽帶式輸送機采用變頻一體機方案改造，只需在原315kW電機機座上更換即可，不需對機頭硐室進行開寬、刷大，避免了過多巷道施工。綜合以上測算，年綜合效益約2000萬元以上。

7結論

從2017-2018年，41煤層4110工作面、4111工作面、4112三個工作面變頻一體機應用情況看，該系統從未出現無法啟動、電氣元器件損壞以及斷帶等事故，設備運行穩定可靠，故障率明顯降低，應用效果良好，具有很好的推廣價值。

參考文獻：

[1]白文科.我國輸送帶行業技術現狀級展望[J].遼寧化工，2004（3）：173-176.

[2]畢建平.刮板輸送機鏈條可靠性分析方法與研究[J].煤礦機電，2004（04）：20-22.

[3]楊增越，米春榮.變頻調速在帶式輸送機上的應用[J].機械管理開發，2010（1）：89-92.

[4]羅慶吉，石國詳.綜采工作面刮板輸送機的現狀和發展趨勢[J].煤礦機電，2005（04）：54-57.

作者：胡平；朱光營 單位：1山東能源淄礦集團內蒙古雙欣礦業有限公司，2山東能源淄礦集團