董明 王永红 许桂云 金才发
（四川安全技术中心 610045）
摘要：太平煤矿主斜井带式输送机原有起动方式为高压绕线式异步电机通过转子绕组中串入附加电阻实现降压起动，功率因数较低，起动转矩只能达到最大转矩的50％左右，不能调节速度，安全性不高。通过技术改造，采用低压矢量控制防爆变频器控制带式输送机，使其具有优越的软启动、软停止特性及验带、节能功能。
关键词：煤矿；带式输送机；低压变频器；应用
1概述
太平煤矿原煤主提升系统为斜井带式输送机运输系统，驱动系统由三相绕线式异步电动机、液力耦合器、圆柱齿轮减速器、驱动滚筒等组成，采用电动机串接频敏电阻器降压启动，皮带运行速度为2m/s，该启动方式能使电动机平滑起动，基本上可获得恒转矩的起动特性，但功率因数较低，起动转矩只能达到最大转矩的50％左右，起动速度不能调节。皮带起动时运行速度较快，对皮带机司机班前检查和检修维护人员的安全也存在威胁。
主斜井带式输送机作为井下与地面原煤运输的连接通道，整个运输系统包含入筛皮带机、振动筛、手选皮带机等，一旦其中任何一台设备出现故障，主斜井皮带机必须立即停机，再起动时，出现重载起动，而且可能出现频繁起动，这对电机和电气设备易造成损伤。
电机无法采用软起软停，在机械上产生剧烈冲击，加速机械的磨损；加之，皮带、液力耦合器的磨损和维护等问题都会带来很大的费用消耗。
因此，煤矿企业实施带式输送机变频改造，对促进安全生产、节约社会能源、增加煤矿企业的经济效益都具有非常现实的经济意义和社会意义。
2带式输送机拖动方式选择
带式输送机是现代化煤矿高产高效的主要运输设备，其拖动技术形式复杂多样，有调速型液力耦合器、CST、固态软启动、直流拖动、交流变频拖动等多种形式；在大型带式输送机多电机多滚筒的拖动系统中，拖动方式以直流拖动、交流变频拖动和CST拖动为主。而煤矿井下带式输送机对拖动技术的要求是：控制简单，启动特性好，调速性能好，启动转矩大；工作可靠，维护量小；价格适中。
经过优化比较，采用新型矢量控制变频器，成为符合煤矿井下带式输送机拖动要求且价格适中的最佳拖动设备。
3 低压变频调速技术在带式输送机上的应用
根据本矿实际情况，采用电压660伏新型矢量控制低压变频器，将皮带驱动设备现有绕线式异步电动机更换成低压变频电机，其他设备不变。增加变频器、滤波器、可编程控箱、操作台等专用设备。
经设计选型，供电设备选择一台500kvA变压器和一台400A馈电开关，采用MVFP或MYPT金属网屏蔽电缆连接。并选用隔爆型变频调速三相异步电动机、ZJT2-400/660（A）矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置、LB2-400/660（A）矿用隔爆型变频器用滤波器箱、KXJ-222-30/1140（660）矿用隔爆兼本安型可编程控制箱及TH24X（D）矿用本安型操作台组成低压变频控制系统。
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该变频器控制系统采用德国西门子公司专为大功率恒转矩负载设计的矢量控制技术，主回路系统IGBT采用德国西门子模块，驱动系统采用高压光纤驱动系统，吸收电容采用进口长寿命电解电容，能满足变频器安全、稳定、长期运行。
实施变频改造后，变频器在控制带式输送机运行中具有明显优点：满足软启动、软停止特性及低速启动、平稳重载启动等性能。具备变频器谐波治理系统，具备过压、欠压、过流、过载，功率元件过热和电机缺相等保护。
4改造应用效果
4.1优越的软启动、软停止特性。
用工频电源直接起动时，起动电流为6—7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动（起动时间变长）。起动电流为额定电流的1.2—1.5倍，起动转矩为70%～120%额定转矩；该变频器的启动、停止时间是任意可调的，也就是说启动时的加速度和停车时的减速度任意可调，同时为了平稳启动，匹配S型加减速时间，这样将胶带输送机起、停时产生的冲击减至最小。
4.2低速验带功能
变频调速系统为无级调速的交流传动系统，在空载验带状态下，变频器可调整电机工作于5％－100％额定带速范围内的任意带速长期工作，变频器在低频运行时，也保证有100%额定力矩输出。效率可达到95%以上，0.5Hz即可达到1.7倍以上的启动转矩，最大转矩可达到额定转矩的2倍。在带式输送机低速运行状态下实施检查、验带，大大降低了工人作业安全风险。
4.3平稳的重载启动性能
采用无速度传感器矢量控制方式，低频运转可输出1.5--2倍额定转矩，实现平稳的重载启动。
4.4具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自动适应功能及变频器运行参数（变频器频率、电流、电压、功率、故障信息等）的数据上传功能，具有故障自诊断功能及故障记忆功能，能保留最近10次故障的功能号码和最后一次故障的参数。
4.5设备维护量降低。变频器是一种电子器件的集成，寿命很长，其软起动功能确保了在起动过程中对机械基本无冲击，大大减少了系统机械部份的检修量。
4.6良好的节能效果
带式输送机电机工作时有部分时间空载运行，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；同时，电机与减速器之间是直接硬联接，减少了液力耦合器传动环节，因而系统总的传递效率要比原来的效率高5%～10%。另外，变频器的自动稳压功能，也有部份节能作用。
5结束语
本系统自2014年12月份改造后投入运行至今，从未发生任何故障，整个系统运行良好，维修成本大大降低，皮带机具有变频和工频起动双重功能，起动速度可以从0调节到最大2米/秒，达到保护皮带和人员安全的作用。变频器具有“搭积木”式的控制方式优化组合功能，能实现手动、自动、远程遥控、PLC 等多种控制方式，并能实现皮带重载和频繁起动的目的。其故障自诊断功能，有利于故障的快速查找和处理，为确保安全生产创造了良好条件。
参考文献：
[1]电机拖动基础（上、下册） 顾绳武主编 机械工业出版社
[2]煤矿电工学 刘用中 段浩钧 煤炭工业出版社
[3]ZJT2（BPJ2）矿用隔爆兼本质安全型变频调速装置使用手册
作者简介：
1.董明，川煤华荣能源股份有限公司太平煤矿：（攀枝花学院、机械设计制造及其自动化专业本科毕业、副区长、机电工程师）；
2.王永红，川煤华荣能源股份有限公司太平煤矿：（湘潭矿业学院矿业机械设计本科毕业、副矿长、机电高级工程师）；
3.金才发，川煤华荣能源股份有限公司太平煤矿：（重庆煤校机电专业、副区长、机电工程师）。
论文作者:董明,王永红,许桂云,金才发
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/22
标签：变频器论文; 转矩论文; 拖动论文; 煤矿论文; 带式输送机论文; 功能论文; 系统论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;