矿井主运输系统930皮带改造
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科 技论 坛
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矿井主 运输系统 ９ ３ ０ 皮带改造
李 晓 刚
（ 大同煤矿 集团有 限公 司中央机厂 ， 山西 大 同 ０ ３ ７ ０ ０ １ ） 摘 要： 随着电力电子技术的迅速发展 ， 变频器控制技术得到 日益 完善。近年来 变频器在 各行 业 中得到 了广泛的应用和推 广， 变频 器 在皮带运输机上的应用便是其 中一例 。交流变频调速传 动克服 了直流 电机的缺点 ， 发 挥 了交流 电机本 身固有的优点 ， 并且 以卓越 的调速 性能、 显著 的节能效果在煤矿等领域广泛使 用。 关键 词 ： 皮 带运输 ； 变频器 ； 功率平衡 ’ 皮带运输机是 现代化煤 矿主要运输设备 ，其拖动形式多样 ， 但 ５ ． １ ． ３强大 的软件功 能， 通过 内部参数 的设定 ， 能够满 足多种用 随着 时间的持续 ， 设备老化在皮带运输机运行 中产生 了很 大的不稳 途。 定性 。 首先 ， 皮带运输机的运行速度很快 ， 高速运转给皮带运输机本 ５ ． １ ． ４实现多台驱动时的功率平衡 。 身带来 了很大 的磨 损 ； 其 次 由于煤流 系统的煤量会 产生波动 ， 所 以 ５ ． １ ． ５具有 过载 、 短路 、 过 电压 、 欠 电压 、 缺相 、 过热 、 漏 电、 接地 皮带运输机不可能保持在 １ ０ ０ ％的运载量 ，而皮带运输机仍然 维持 等保护功能 。 着高转速 ， 对皮带运输机损伤很大 。 而使用变频器控制后 ， 可以延长 ５ ． ２主要参数 设备使用 寿命 ， 减少启动 冲击 ， 提高传动效率 ， 降低 功耗 ， 降低故 障 ５ ． ２ ． １输入参数
率。 １ 系统方案 额定功率 ： ３ １ ５ ｋ Ｗ 额定输入 电压 ： １ １ ４ ０ Ｖ Ａ Ｃ±１ ５ ％
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
原皮带 参数 ：皮带 长度 ７ ３ ０米 ，额 定 电压 １ １ ４ ０ ｖ ，电机 功率 额定输入电流 ： １ ８ ６ Ａ ３ ＂ ２ ８ ０ ｋ ｗ， 带宽 ｌ ｍ， 带速 ２ ． ５ ｍ ／ ｓ ， 输 送量 ４ ５ ０ ｔ ／ ｈ 。 改造 为 ： ３ ＂ ３ １ ５ ｋ ｗ， 额定输入频率 ： ５ ０ Ｈ ｚ 使用 Ｂ Ｐ Ｊ 一 ３ １ ５ ／ １ １ ４ ０ 变频器 ３台。 相数 ： ３相 皮带 运输机 由三 台 ３ １ ５ ｋ Ｗ 电机驱动 ，每台 电机连接 至一 台变 工作制式 ： ｓ ｌ 频器 。本项 目共使用三 台变频器 ，三 台变频 器之间靠 Ｃ ＡＮ总线通 ５ ． ２ ． ２输出参数 讯 。变频 器对皮带运输 机驱动 ，使用 Ｔ Ｋ ２ ０ ０或其它对皮带实 现打 输 出电压 ： ０ ～１ １ ４ ０ Ｖ Ａ Ｃ ’ 滑、 防偏 、 堆煤等 六大保护 ， 而且 通过 Ｔ Ｋ ２ ０ ０控制 变频开关 的启停 输 出电流 ： ０ ～１ ８ ６ Ａ 动作 。每 台之 间通 过 Ｃ Ａ Ｎ总线 连接通讯 ， 实现启停 控制 、 功率平衡 输 出频率范 围： ０～５ ０ Ｈ ｚ 等信息 。 变频器预 留以太 网接 Ｖ Ｉ ， 可连接至井下 以太 网网络 ， 实现数 ５ ． ２ ． ３本安参 数 据上传 ， 在调度 室 的计算 机上运行监控 软件 ， 即可监控 变频器 的运 Ｕ ０ ： １ ２ ． ５ Ｖ Ｄ Ｃ ； １ ０ ： ０ ． ４ ２ Ａ； Ｃ Ｏ ： １ ０ Ｆ ； Ｌ ０ ： Ｏ ． １ ｍ Ｈ。 行状态。 ５ ． ３主 回路 ２功率平衡解决方案 变频器为 电压 型交 一直 一交变频 器。１ １ ４ ０ Ｖ、 ５ ０ Ｈ ｚ 三相交流 电 快熔保护单元 、 真空接触 器 、 电抗器到整流单元进行整 每一台变频器可以任意设置为主或从 ， 每台实时监测输 出的电 经隔离开关 、 流值 ， 把数据传到 主机 ， 据此动态调整三 台电机 的速度差 ， 从而实现 流 ，直 流母 线上 的电力 电容将 整流后 的直流 变成近乎完美 的直流 两台电机 的出力一 致 ， 不平衡度不大于 ５ ％。Ｂ Ｐ Ｊ 一 ３ １ ５ ／ １ １ ４ ０ 变频器 ， 电， 然后再经过 由 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ组成的逆变单元 ， 将 直流 电逆变成频率可调 采用 Ａ Ｂ Ｂ技术 ， 能够 实现先进 的 Ｄ Ｔ Ｃ控制 ， 不仅可 以读取任一时刻 的交流电（ 即Ｖ Ｖ Ｖ Ｆ电源 ） 。 ５ ． ４ 主控 器 ’ 的电机输 出转 矩 ， 还 可 以精确 的对 输出 的转矩进 行控制 ， 从 而实现 主控器是 变频器 的心脏 ， 各种信息 的采集 、 处理 以及指令 的发 功率平衡 。 送， 都是 由它来完成 。它一方面接 收外部 的给定信号 ， 产生 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ的 ３ 冷 却 方 案 再通过光纤传到驱 动板驱动 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ工作 ； 另一方面把变频 本项 目中采用直供水方案 配置冷却系统 ， 依靠 供水 管路的 自然 驱动信号 ， 或发送 到外 部总线 ， 实现数据 上 压力 向变频器 提供冷却水 ， 出水 为开放式直接排 出 ， 进 水管路需 加 器的各种信 息发 送到显示屏显示 ， Ｌ Ｃ可编程控制器 、 本安电源 、 中间继电器 、 模拟 电磁 阀和过滤器 。变频器采用水冷散 热 ， 左侧水冷 板的出水 口接中 传。该控 制器 内置 Ｐ 通讯转换模 块 ， 以及 输入信号 电路 和输 出显示处理 电 间水冷 板 的进水 口， 冷却 水 由左水冷板 进水 口进 ， 中间水冷板 的出 量转换 电路 、 水 口出水 。在使用 中需保证水道 中的水流量不低于 ０ ． ５ Ｕｓ 。 路， 实现变频器的各 种控制功 能。 参考文献 ４ 方案优 点 ４ ． １减少 了对机 械设备 的冲击 ， 变频器 运行 精度 高 ， 可 以实 现 『 １ ］ Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ４ ２ ３ ． ４ — ２ ０ ０ ８电工电子产品环境 试验 第 ２部分： 试验 方法试 精确调节 ， 提高电机运 行效率 ， 基本可实现功率平衡。 验Ｄ ｂ交变湿热（ １ ２ ｈ ＋ １ ２ ｈ 循环） ． ２ ］ Ｇ Ｂ ３ ８ ３ ６ ． １ — ２ ０ ０ ０爆炸性气体环境 用电气设备第 １ 部分： 通用要 求． ４ ． ２减少 了其它设 备的投 资 ，采 用变频 器无需 太多 的机械设 『 『 ３ １ Ｇ Ｂ ３ ８ ３ ６ ． ２ — ２ ０ ０ ０爆 炸性 气体环 境 用电 气设 备 第 ２部分 ：隔爆 型 备， 设备 配置结构 简单 ， 安装维修方便 。 ｄ ” ． ４ － ３大幅度减少 系统维 护和运营成本 。变频器功能完善 ， 具有 “ 完备的保护功能和故障诊断能力 ， 大大减少 了电机及皮带运输机设 ［ ４ １ Ｇ Ｂ ３ ８ ３ ６ ． ４ — ２ ０ ０ ０爆炸性气体环境 用电气设备第 ４部分： 本质 安全 型“ ｉ ” ． 备的故障和维护量 。 ５ ］ Ｇ Ｂ ／ Ｔ ３ ８ ５ ９ ． １ — １ ９ ９ ３半 导 体 变 流 器基 本 要 求 的规 定 ． ４ ． ４ 变频器可延长使用寿命 ， 避 免对 电网冲击 。变频器可控 的 『 起 动过程 ， 起动 电流大大减少 ， 电机所承受 的电流冲击 大大降低 ， 电 『 ６ ］ Ｇ Ｂ１ ４ ０ ４ ８ ． １ － ２ ０ ０ ６低压开关设备和控 制设备 第一部分： 总则． 『 ７ ］ Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ２ ６ ６ ８ ． ２ — ２ ０ ０ ２ 调速 电气传动 系统第 ２ 部分： 一般要求低压 交 机寿命 延长 ， 也避免 了对 电网的电流 冲击 。 流变频 电气传动 系统额定值 的规 定． ５变频器介绍 『 ８ ］ Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ２ ６ ６ ８ ． ３ — ２ ０ ０ ３ 调速 电气传动 系统第 ３ 部分： 产品的 电磁 兼容 ５ ． １主要特性
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矿井主 运输系统 ９ ３ ０ 皮带改造
李 晓 刚
（ 大同煤矿 集团有 限公 司中央机厂 ， 山西 大 同 ０ ３ ７ ０ ０ １ ） 摘 要： 随着电力电子技术的迅速发展 ， 变频器控制技术得到 日益 完善。近年来 变频器在 各行 业 中得到 了广泛的应用和推 广， 变频 器 在皮带运输机上的应用便是其 中一例 。交流变频调速传 动克服 了直流 电机的缺点 ， 发 挥 了交流 电机本 身固有的优点 ， 并且 以卓越 的调速 性能、 显著 的节能效果在煤矿等领域广泛使 用。 关键 词 ： 皮 带运输 ； 变频器 ； 功率平衡 ’ 皮带运输机是 现代化煤 矿主要运输设备 ，其拖动形式多样 ， 但 ５ ． １ ． ３强大 的软件功 能， 通过 内部参数 的设定 ， 能够满 足多种用 随着 时间的持续 ， 设备老化在皮带运输机运行 中产生 了很 大的不稳 途。 定性 。 首先 ， 皮带运输机的运行速度很快 ， 高速运转给皮带运输机本 ５ ． １ ． ４实现多台驱动时的功率平衡 。 身带来 了很大 的磨 损 ； 其 次 由于煤流 系统的煤量会 产生波动 ， 所 以 ５ ． １ ． ５具有 过载 、 短路 、 过 电压 、 欠 电压 、 缺相 、 过热 、 漏 电、 接地 皮带运输机不可能保持在 １ ０ ０ ％的运载量 ，而皮带运输机仍然 维持 等保护功能 。 着高转速 ， 对皮带运输机损伤很大 。 而使用变频器控制后 ， 可以延长 ５ ． ２主要参数 设备使用 寿命 ， 减少启动 冲击 ， 提高传动效率 ， 降低 功耗 ， 降低故 障 ５ ． ２ ． １输入参数
率。 １ 系统方案 额定功率 ： ３ １ ５ ｋ Ｗ 额定输入 电压 ： １ １ ４ ０ Ｖ Ａ Ｃ±１ ５ ％
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
原皮带 参数 ：皮带 长度 ７ ３ ０米 ，额 定 电压 １ １ ４ ０ ｖ ，电机 功率 额定输入电流 ： １ ８ ６ Ａ ３ ＂ ２ ８ ０ ｋ ｗ， 带宽 ｌ ｍ， 带速 ２ ． ５ ｍ ／ ｓ ， 输 送量 ４ ５ ０ ｔ ／ ｈ 。 改造 为 ： ３ ＂ ３ １ ５ ｋ ｗ， 额定输入频率 ： ５ ０ Ｈ ｚ 使用 Ｂ Ｐ Ｊ 一 ３ １ ５ ／ １ １ ４ ０ 变频器 ３台。 相数 ： ３相 皮带 运输机 由三 台 ３ １ ５ ｋ Ｗ 电机驱动 ，每台 电机连接 至一 台变 工作制式 ： ｓ ｌ 频器 。本项 目共使用三 台变频器 ，三 台变频 器之间靠 Ｃ ＡＮ总线通 ５ ． ２ ． ２输出参数 讯 。变频 器对皮带运输 机驱动 ，使用 Ｔ Ｋ ２ ０ ０或其它对皮带实 现打 输 出电压 ： ０ ～１ １ ４ ０ Ｖ Ａ Ｃ ’ 滑、 防偏 、 堆煤等 六大保护 ， 而且 通过 Ｔ Ｋ ２ ０ ０控制 变频开关 的启停 输 出电流 ： ０ ～１ ８ ６ Ａ 动作 。每 台之 间通 过 Ｃ Ａ Ｎ总线 连接通讯 ， 实现启停 控制 、 功率平衡 输 出频率范 围： ０～５ ０ Ｈ ｚ 等信息 。 变频器预 留以太 网接 Ｖ Ｉ ， 可连接至井下 以太 网网络 ， 实现数 ５ ． ２ ． ３本安参 数 据上传 ， 在调度 室 的计算 机上运行监控 软件 ， 即可监控 变频器 的运 Ｕ ０ ： １ ２ ． ５ Ｖ Ｄ Ｃ ； １ ０ ： ０ ． ４ ２ Ａ； Ｃ Ｏ ： １ ０ Ｆ ； Ｌ ０ ： Ｏ ． １ ｍ Ｈ。 行状态。 ５ ． ３主 回路 ２功率平衡解决方案 变频器为 电压 型交 一直 一交变频 器。１ １ ４ ０ Ｖ、 ５ ０ Ｈ ｚ 三相交流 电 快熔保护单元 、 真空接触 器 、 电抗器到整流单元进行整 每一台变频器可以任意设置为主或从 ， 每台实时监测输 出的电 经隔离开关 、 流值 ， 把数据传到 主机 ， 据此动态调整三 台电机 的速度差 ， 从而实现 流 ，直 流母 线上 的电力 电容将 整流后 的直流 变成近乎完美 的直流 两台电机 的出力一 致 ， 不平衡度不大于 ５ ％。Ｂ Ｐ Ｊ 一 ３ １ ５ ／ １ １ ４ ０ 变频器 ， 电， 然后再经过 由 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ组成的逆变单元 ， 将 直流 电逆变成频率可调 采用 Ａ Ｂ Ｂ技术 ， 能够 实现先进 的 Ｄ Ｔ Ｃ控制 ， 不仅可 以读取任一时刻 的交流电（ 即Ｖ Ｖ Ｖ Ｆ电源 ） 。 ５ ． ４ 主控 器 ’ 的电机输 出转 矩 ， 还 可 以精确 的对 输出 的转矩进 行控制 ， 从 而实现 主控器是 变频器 的心脏 ， 各种信息 的采集 、 处理 以及指令 的发 功率平衡 。 送， 都是 由它来完成 。它一方面接 收外部 的给定信号 ， 产生 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ的 ３ 冷 却 方 案 再通过光纤传到驱 动板驱动 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ工作 ； 另一方面把变频 本项 目中采用直供水方案 配置冷却系统 ， 依靠 供水 管路的 自然 驱动信号 ， 或发送 到外 部总线 ， 实现数据 上 压力 向变频器 提供冷却水 ， 出水 为开放式直接排 出 ， 进 水管路需 加 器的各种信 息发 送到显示屏显示 ， Ｌ Ｃ可编程控制器 、 本安电源 、 中间继电器 、 模拟 电磁 阀和过滤器 。变频器采用水冷散 热 ， 左侧水冷 板的出水 口接中 传。该控 制器 内置 Ｐ 通讯转换模 块 ， 以及 输入信号 电路 和输 出显示处理 电 间水冷 板 的进水 口， 冷却 水 由左水冷板 进水 口进 ， 中间水冷板 的出 量转换 电路 、 水 口出水 。在使用 中需保证水道 中的水流量不低于 ０ ． ５ Ｕｓ 。 路， 实现变频器的各 种控制功 能。 参考文献 ４ 方案优 点 ４ ． １减少 了对机 械设备 的冲击 ， 变频器 运行 精度 高 ， 可 以实 现 『 １ ］ Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ４ ２ ３ ． ４ — ２ ０ ０ ８电工电子产品环境 试验 第 ２部分： 试验 方法试 精确调节 ， 提高电机运 行效率 ， 基本可实现功率平衡。 验Ｄ ｂ交变湿热（ １ ２ ｈ ＋ １ ２ ｈ 循环） ． ２ ］ Ｇ Ｂ ３ ８ ３ ６ ． １ — ２ ０ ０ ０爆炸性气体环境 用电气设备第 １ 部分： 通用要 求． ４ ． ２减少 了其它设 备的投 资 ，采 用变频 器无需 太多 的机械设 『 『 ３ １ Ｇ Ｂ ３ ８ ３ ６ ． ２ — ２ ０ ０ ０爆 炸性 气体环 境 用电 气设 备 第 ２部分 ：隔爆 型 备， 设备 配置结构 简单 ， 安装维修方便 。 ｄ ” ． ４ － ３大幅度减少 系统维 护和运营成本 。变频器功能完善 ， 具有 “ 完备的保护功能和故障诊断能力 ， 大大减少 了电机及皮带运输机设 ［ ４ １ Ｇ Ｂ ３ ８ ３ ６ ． ４ — ２ ０ ０ ０爆炸性气体环境 用电气设备第 ４部分： 本质 安全 型“ ｉ ” ． 备的故障和维护量 。 ５ ］ Ｇ Ｂ ／ Ｔ ３ ８ ５ ９ ． １ — １ ９ ９ ３半 导 体 变 流 器基 本 要 求 的规 定 ． ４ ． ４ 变频器可延长使用寿命 ， 避 免对 电网冲击 。变频器可控 的 『 起 动过程 ， 起动 电流大大减少 ， 电机所承受 的电流冲击 大大降低 ， 电 『 ６ ］ Ｇ Ｂ１ ４ ０ ４ ８ ． １ － ２ ０ ０ ６低压开关设备和控 制设备 第一部分： 总则． 『 ７ ］ Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ２ ６ ６ ８ ． ２ — ２ ０ ０ ２ 调速 电气传动 系统第 ２ 部分： 一般要求低压 交 机寿命 延长 ， 也避免 了对 电网的电流 冲击 。 流变频 电气传动 系统额定值 的规 定． ５变频器介绍 『 ８ ］ Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ２ ６ ６ ８ ． ３ — ２ ０ ０ ３ 调速 电气传动 系统第 ３ 部分： 产品的 电磁 兼容 ５ ． １主要特性