高压变频一体机在综采工作面刮板输

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2023 年 1 月 任剑军:高压变频一体机在综采工作面刮板输送机的应用分析 第 32 卷第 1 期
输送机应用的节能分析[ J] . 煤矿机械,2022,43( 4) :
[6] 史晓帆. 高压变频一体机在煤矿刮板输送机上的应用
[2] 陈 瑞,焦 阳,党 帅,等. 高压变频一体机在煤矿
动采用传统驱动方式,即电机 + 减速器 + 液力耦合器
方式,2021 年 6 月以后采用高压变频一体机 + 减速
器驱动方式。
1) 为实现高压变频器变频功能,主电路采用
交 -直 -交结构,具体如图 2 所示,电路经过接触器、
电抗器以及六脉冲整流,随后通过电力电容实现滤
波稳压操作,最后通过 IGBT 逆变电路实现直流 - 交
设备磨损严重等问题,难以满足煤矿高效运输以及智能化矿山建设需要。 文章提出将高压变频一体机应
用到刮板输送机上,并对高压变频一体机结构组成以及现场改造方案进行阐述。 现场应用后,刮板输送机
运行电能消耗降幅超过 15%,解决了重载启动普遍机械及电气冲击大的问题,设备运行可靠性强、自动化
程度高,在一定程度上提升了采面的生产效率。
流逆变,主电路可实现电流频率、电压调节。
图 2 主电路交-直-交结构示意图
2) 控制电路用于信息处理及控制,具体功能
有以下两个方面:①完成数据交互,数据交互时需要
使用驱动单元及光纤,控制信号为 IGBT 能够驱动
收稿日期:2022
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作者简介:任剑军(1972-) ,男,山西灵石人,助理工程师,从事煤矿机电技术研究工作。
刮板链的摩擦阻力,采用高压变频一体机驱动时,节
能效果主要体现在以下几个方面:①提升电网功率
因数,减少无功功率产生的热损耗。 ②省去 CTS、液
力耦合器等中间环节驱动装置,提升驱动系统动能
传递效率;③可实现运行时调速节能;④重载启动时
不会产生机械及电气冲击,降低电机损耗。
2021 年 6 月,高压变频一体机在 SGZ800 / 1050
关键词:煤炭开采;刮板输送机;高压变频一体机;原煤运输
中图分类号:TD634. 2 文献标识码:B 文章编号:10052798(2023)01010203
综采工作面中,刮板输送机是主要的运输设备。
随着技术进步,其驱动方式也在不断更新。 常规刮
板输送机的驱动方式包括电机 + 减速器 + 耦合器、电
是电气系统重要的组成单元,是保障电气系统正常
运行的关键。 系统通过直供管路供水,供水压力在
3 MPa 以内,水温 25 ℃ 以内,流量 30 L / min 以上,
通过减压处理后实现开放式直排。
5) 变频器附属电路包括变频器控制、保护电
路等,主要包括压敏抑制器、直流接触器、输入及输
出电路等。
6) 显示屏及指示灯。 在高压变频器非驱动
基 本 底 分 别 为 炭 质 泥 岩、 石 灰 岩, 厚 度 分 别 为
1. 2 m、5. 2 m. 5303 综采工作面回采 5 号煤层,采面
斜长 230 m, 铺 设 的 刮 板 输 送 机 型 号 为 SGZ800 /
1050,采用双电机驱动方式,电机功率为 1 050 kW.
改造前,5 号煤层综采工作面回采时,刮板输送机驱
3 高压变频器现场应用分析
3. 1 改造方案
5303 综采工作面铺设的 SGZ800 / 1050 刮板输
送机 长 度 为 230 m、 额 定 运 输 量 1. 5 kt / h、 链 速
1. 1 m / s. 为确保刮板输送机平稳运行,采用单侧双
驱动方式进行改造,在机头架组件采空侧安装马达
紧链装置以及减速器等。 在 SGZ800 / 1050 刮板输
[10] 王向阳,马小辉,李文福,等. 孟村煤矿煤层高压水力
割缝增 透 技 术 应 用 [ J] . 陕 西 煤 炭, 2021, 40 ( S1) :
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[11] 杜金磊,张民波,张电吉,等. 低透气突出煤层水力割
缝协同卸压增透技术[ J] . 工矿自动化,2021,47( 7) :
控制电缆为双线通信电缆并带屏蔽层,电缆截面积
端有指示窗及显示屏,显示屏会显示直流母线电压、
输出功率、输出电流频率以及电机转速等;当运行出
现故障时,会在显示屏上显示故障信息并进行自动
处理。
图 3 高压变频一体供电线路连接示意
括 IGBT 光断时间及导通时间。
4) 外部循环水冷系统。 外部循环水冷系统
[6] 王振刚,宋宜猛,王安虎. 高压大流量水力钻割一体化
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[ 责任编辑:常丽芳]
太原:太原理工大学,2020.

量较高压变频一体机容量高 1. 25 倍。 由于刮板输
送机机头、机尾各安装 1 台高压变频一体机,为实现
功率平衡并提高运行经济性,通过 2 台二次侧分别
为△接、Y 接变压器供电,采用的供电方式可减少对
供电电网的谐波干扰,具体供电线路连接如图 3 所
示。 若电源为高压变频器外的其他设备供电,应增
加安装馈电开关、磁力启动器等控制设备。
刮板输送机上应用,该采面持续生产超过 8 个月,累
积推 进 长 度 超 过 800 m, 采 面 最 高 煤 炭 产 量 超 过
8. 0 kt / d. 对高压变频一体机应用前后采面产量以
及耗电量等进行对比分析,采用高压变频一体机后,
刮板输送机电能消耗降幅超过 15%,同时在刮板输
送机运行期间设备故障率低、损耗小,生产效率在一
定程度上有所提升。
4 结 语
刮板输送机是综采工作面重要组成设备,高压
变频一体机具备性能优越、技术先进等优点。 将先
进且可靠的驱动方式应用到刮板输送机上,可提升
采面煤炭运输效率。 将高压变频一体机应用到刮板
输送机上后,可有效解决刮板输送机重载启动冲击
力大、启动力矩小等问题。 现场应用后,刮板输送机
阐述了高压变频一体机在刮板输送机上的应用效
2 高压变频一体机结构及运行原理
高压变频一体机结构包括变频器、电机,其中变
频器结构包括主电路、显示屏、控制电路以及驱动电
路、显示屏等。 其中电气系统结构如图 1 所示 [7-8] 。
果,其不仅具有技术先进、可靠等优势,而且有效地
解决了重载启动时面临的电气冲击及机械冲击大等
问题探讨
总第 281 期
doi:10. 3969 / j. issn. 1005-2798. 2023. 01. 029
高压变频一体机在综采工作面刮板输送机的应用分析
任剑军
( 山西汾西瑞泰正中煤业有限公司,山西 灵石 031300)
摘 要:刮板输送机采用电机+液力耦合器等传统驱动方式时,存在机械磨损高、传动效率低、能耗大以及
机 +减速器 + 限矩器等。 刮板输送机运行时时常发
生轻载、空载,导致刮板输送机机械磨损严重,无功
损耗大 [1-3] 。 随 着 变 频 技 术 在 煤 矿 井 下 的 应 用 推
广,变频驱动刮板输送机在井下的应用更加广泛,在
节能、提高生产效率等方面表现出了显著的优势,为
智能化综采工作面构建创造了良好基础 [4-6] 。 文中
98-105.
[12] 李志恒,张 锋. 特厚多夹矸煤层立体分层水力割缝
增透技术及应用 [ J] . 煤炭技 术,2021,40 ( 7) :101 104.
送机机头及机尾侧各布置 1 台高压变频一体机,并
通过联轴器、减速器将驱动力传递给机头及机尾链
轮,在链轮作用下实现刮板链闭环移动,实现煤炭外
运。 驱动装置采用的减速器为 WBPL - 350 型,传动
比 39 ∶ 1.
采用的高压变频一体机型号为 YJVFG - 400M -
4T,变频部分采用六脉冲整流,前级供电变频器容
-14.
[4] 杨华富. 基于绿塘煤矿超高压水力割缝增透试验的研
究[ J] . 煤矿现代化,2019(4) :193-195.
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信号;②实现信息显示,将采集并处理好的信息在显
示屏上显示,同时可接收外部下达指令,以便实现高
[9] 周 雷,李 立,夏彬伟,等. 含径向水力割缝钻孔导向
( 上接第 50 页) 空白带较多,抽采效果不佳的问题,
压裂裂缝形态及影响要素研究[ J] . 煤炭学报,2022,47
提高了抽采效率。
(4) :1 559-1 570.
参考文献:
[1] 唐巨鹏,杨森林,李利萍,等. 多重水力割缝下煤层气储
问题,在一定程度上提升了刮板输送机的工作效率。
1 工程概况
图 1 高压变频一体机电气系统结构图
山西某矿回采的 5 号煤层平均厚度 3. 2 m( 其
中夹杂 1 ~ 3 层泥岩、炭质泥岩夹矸) ,倾角 5°,埋藏
深度 350 ~ 420 m. 5 号煤层直接顶及基本顶分别为
泥岩、粉砂岩,厚度分别为 2. 9 m、7. 8 m;直接底及
为实现高压变频一体机输出转速控制,并实现
电机温度、电流及电机故障等信息监测,需安装操作
箱对刮板输送机进行控制。 具体刮板输送机高压变
频器运行控制系统结构包括操作箱、KTC 控制台以
及变频调速一体机等。 KTC 操作台与控制箱连接
在 0. 5 mm 2 以上。
3. 2 现场应用效果
刮板输送机运行时需要克服运输物料、链条及
层卸压数值模拟[ J] . 水资源与水工程学报,2012( 2) :
33-36.
[2] 周鹏鹏,李志磊. 高压水力割缝技术在兴隆煤矿的应用
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[3] 振刚,宋宜猛,时 宝,等. 常村煤矿低渗透煤层水力
割缝增透技术研究[ J] . 煤炭与化工,2015,38( 12) :12
运行电能消耗降低超过 15%,节能效果显著,同时
高压变频一体机运行期间各组成部件故障发生率
低、损耗小,可在一定程度提升刮板输送机运行效率
并提高采面机电设备整体稳定性。
参考文献:
[1] 宫 成,陈 瑞,李玉良. 高压变频一体机在煤矿刮板
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压变频器运行控制 [9] 。
3) 驱动电路能够预先处理系统温度、电压及
电流信息,同时可接收 IGBT 触发信号,控制内容包
后,控制台向操作箱发出开关量启停信号即可实现
高压变频一体机启停控制;操作箱收到启动信号后,
发出启动、转矩以及速度信号,并通过 CAN 总线方
式将信号传输给高压变频一体机,实现运行控制。