黄玉川煤矿东西大巷胶带运输机设备选型

王荣

摘 要：根据矿井设计方案，黄玉川煤矿洗煤厂距离矿井井田约10km，因此，其主运系统运量大，运距长，其中东西大巷长度约5.06km，该段胶带运输机所需驱动功率较大，机头位置距离井口较远，无法使用传统的大功率变频驱动装置，而适合井下使用的防爆变频器，最大驱动功率为1000 kW。同时，需考虑设备和相关工程投资。

关键词：大功率 防爆变频驱动 多电机 功率平衡

中图分类号：TD5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0081-01

1 论证背景

黄玉川井田位于内蒙古准格尔煤田中西部。行政区划隶属于准格尔旗长滩乡和薛家湾镇管辖。东西长约8.9 km，南北宽约5.5 km，面积约42.6794 km2。矿井地质资源量为1507.31 Mt。采用斜井立井开拓方式，设计生产能力10.00 Mt/a。矿井投产后，两个水平同时开采，在一水平布置一个综采工作面，在二水平布置一个综放工作面，设计产能分别为4 Mt/a和6 Mt/a。永久主运输系统的原煤通过外运通道和外运主斜井运至建在距井田10 km远的哈尔乌素露天矿的洗煤厂。

根据生产能力核算，主运输系统需配置带宽1.8 m，运量3500 t/h的胶带运输机。其中，主运输系统中的东西大巷长度为5060 m，提升高度120 m，鉴于矿井其他已采购、选定的主运输系统胶带运输机均采用变频驱动装置，为最大限度的保证矿井设备的统一，减小日常使用和维护的技术难度，本次论证的设备的驱动装置考虑配置变频驱动系统。

2 比选方案

2.1 现场工况

东西大巷一段基本参数：L≈2560m，角度多变，提升高差H≈55m，

东西大巷二段基本参数：L≈2500m，角度多变，提升高差H≈62.9m。

2.2 不同方案比选

根据目前国内胶带输送机及阻燃胶带的制造水平和使用成熟的变频驱动技术的情况，在众多的方案中，初步筛选出以下两个方案进行最终比选。

方案一：采用一条头部集中驱动胶带输送机。

基本参数：输送机机长L≈5060 m，角度多变，提升高差H≈120 m，运量Q=3500 t/h，带宽B=1800 mm，V=4.5 m/s。

经计算：最大圆周力1096kN，滚筒轴功率4932 kW，需配置双滚筒三电机（防爆）驱动3×2240 kW，使用ST6300型阻燃输送带。

驱动方案：因目前还没用如此大功率的矿用防爆变频器，因此，该方案中，变频器需放置于地面。可考虑将变频器置于主斜井井口（距离胶带机机头约5200 m），或者，在胶带输送机机头正上方建设变频器室，将电缆经钻孔至胶带机机头。

方案二：使用两部胶带输送机搭接方案。

东西大巷一部胶带机。

基本参数：胶带输送机机长L≈2560 m，角度多变，提升高差H≈55 m，运量Q=3500 t/h，带宽B=1800 mm，V=4 m/s。

经计算：最大圆周力540kN，滚筒轴功率2160 kW，需配置双滚筒三电机驱动3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃输送带。

驱动方案：选用1000 kW防爆变频器，实现就地控制。

东西大巷二部胶带机。

基本参数：胶带输送机机长L≈2500 m，角度多变，提升高差H≈62.9 m，运量Q=3500 t/h，带宽B=1800 mm，V=4 m/s。

经计算：最大圆周力560kN，滚筒轴功率2240 kW，需配置双滚筒三电机驱动3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃输送带。

驱动方案：选用1000 kW防爆变频器，实现就地控制。

3 选型论证

经勘查，如使用一部胶带输送机，该胶带机头上方方圆1km范围内沟壑纵横，建设变频器机房及架设地面供电缆线存在较大的困难，成本投入太高。且该地域为周边多家矿井的交界地带，各矿井的开采生产将可能产生塌陷危害。因此，主要讨论将变频器置于外运主斜井井口的方案。

该方案中变频驱动装置距离电机约5.2 km，由于供电距离较长，已达到很多变频器输出电缆上限，存在电缆压降、变频器输出谐波和共模电压影响等问题。在矿用胶带机多电机驱动领域，各知名变频驱动装置生产厂家尚没有在矿井下的成熟业绩。同时，各厂商提供的咨询方案中，为解决电缆压降较大的问题，需将变频器输出电压升至更高的非额定电压输出值，设备将长时间工作在非常态工况下。对设备长时间运行不利，且需要选用更高电压等级的电缆，增加投资成本。同时，由于电机与控制系统距离较远，电机运行参数采集、传输存在一定的延时和不稳定，对多电机的功率平衡控制效果较差。

方案二中变频驱动单元布置在胶带输送机机头位置，可使用井下中央变电所将10 kV高压供电至机头配电硐室。在神华神东煤炭公司大柳塔煤矿已有青岛天信公司的矿用防爆型1000 kW/1140 V变频器在主运输胶带机成功应用的案例，由于变频器距离电机较近，可以很好的实现多电机之间的功率平衡。经现场调研，使用效果良好。但该方案由于需要增加一部胶带机的机头驱动部，需增加一个机头硐室，需要增加矿建工程的投入。

最终，两个方案的经济投资情况如何，我们也进行了统计比对。

经过技术和经济比选，我们认为方案二更适合现场工况的使用要求，同时，也更加经济。endprint

摘 要：根据矿井设计方案，黄玉川煤矿洗煤厂距离矿井井田约10km，因此，其主运系统运量大，运距长，其中东西大巷长度约5.06km，该段胶带运输机所需驱动功率较大，机头位置距离井口较远，无法使用传统的大功率变频驱动装置，而适合井下使用的防爆变频器，最大驱动功率为1000 kW。同时，需考虑设备和相关工程投资。

关键词：大功率 防爆变频驱动 多电机 功率平衡

中图分类号：TD5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0081-01

1 论证背景

黄玉川井田位于内蒙古准格尔煤田中西部。行政区划隶属于准格尔旗长滩乡和薛家湾镇管辖。东西长约8.9 km，南北宽约5.5 km，面积约42.6794 km2。矿井地质资源量为1507.31 Mt。采用斜井立井开拓方式，设计生产能力10.00 Mt/a。矿井投产后，两个水平同时开采，在一水平布置一个综采工作面，在二水平布置一个综放工作面，设计产能分别为4 Mt/a和6 Mt/a。永久主运输系统的原煤通过外运通道和外运主斜井运至建在距井田10 km远的哈尔乌素露天矿的洗煤厂。

根据生产能力核算，主运输系统需配置带宽1.8 m，运量3500 t/h的胶带运输机。其中，主运输系统中的东西大巷长度为5060 m，提升高度120 m，鉴于矿井其他已采购、选定的主运输系统胶带运输机均采用变频驱动装置，为最大限度的保证矿井设备的统一，减小日常使用和维护的技术难度，本次论证的设备的驱动装置考虑配置变频驱动系统。

2 比选方案

2.1 现场工况

东西大巷一段基本参数：L≈2560m，角度多变，提升高差H≈55m，

东西大巷二段基本参数：L≈2500m，角度多变，提升高差H≈62.9m。

2.2 不同方案比选

根据目前国内胶带输送机及阻燃胶带的制造水平和使用成熟的变频驱动技术的情况，在众多的方案中，初步筛选出以下两个方案进行最终比选。

方案一：采用一条头部集中驱动胶带输送机。

基本参数：输送机机长L≈5060 m，角度多变，提升高差H≈120 m，运量Q=3500 t/h，带宽B=1800 mm，V=4.5 m/s。

经计算：最大圆周力1096kN，滚筒轴功率4932 kW，需配置双滚筒三电机（防爆）驱动3×2240 kW，使用ST6300型阻燃输送带。

驱动方案：因目前还没用如此大功率的矿用防爆变频器，因此，该方案中，变频器需放置于地面。可考虑将变频器置于主斜井井口（距离胶带机机头约5200 m），或者，在胶带输送机机头正上方建设变频器室，将电缆经钻孔至胶带机机头。

方案二：使用两部胶带输送机搭接方案。

东西大巷一部胶带机。

基本参数：胶带输送机机长L≈2560 m，角度多变，提升高差H≈55 m，运量Q=3500 t/h，带宽B=1800 mm，V=4 m/s。

经计算：最大圆周力540kN，滚筒轴功率2160 kW，需配置双滚筒三电机驱动3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃输送带。

驱动方案：选用1000 kW防爆变频器，实现就地控制。

东西大巷二部胶带机。

基本参数：胶带输送机机长L≈2500 m，角度多变，提升高差H≈62.9 m，运量Q=3500 t/h，带宽B=1800 mm，V=4 m/s。

经计算：最大圆周力560kN，滚筒轴功率2240 kW，需配置双滚筒三电机驱动3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃输送带。

驱动方案：选用1000 kW防爆变频器，实现就地控制。

3 选型论证

经勘查，如使用一部胶带输送机，该胶带机头上方方圆1km范围内沟壑纵横，建设变频器机房及架设地面供电缆线存在较大的困难，成本投入太高。且该地域为周边多家矿井的交界地带，各矿井的开采生产将可能产生塌陷危害。因此，主要讨论将变频器置于外运主斜井井口的方案。

该方案中变频驱动装置距离电机约5.2 km，由于供电距离较长，已达到很多变频器输出电缆上限，存在电缆压降、变频器输出谐波和共模电压影响等问题。在矿用胶带机多电机驱动领域，各知名变频驱动装置生产厂家尚没有在矿井下的成熟业绩。同时，各厂商提供的咨询方案中，为解决电缆压降较大的问题，需将变频器输出电压升至更高的非额定电压输出值，设备将长时间工作在非常态工况下。对设备长时间运行不利，且需要选用更高电压等级的电缆，增加投资成本。同时，由于电机与控制系统距离较远，电机运行参数采集、传输存在一定的延时和不稳定，对多电机的功率平衡控制效果较差。

方案二中变频驱动单元布置在胶带输送机机头位置，可使用井下中央变电所将10 kV高压供电至机头配电硐室。在神华神东煤炭公司大柳塔煤矿已有青岛天信公司的矿用防爆型1000 kW/1140 V变频器在主运输胶带机成功应用的案例，由于变频器距离电机较近，可以很好的实现多电机之间的功率平衡。经现场调研，使用效果良好。但该方案由于需要增加一部胶带机的机头驱动部，需增加一个机头硐室，需要增加矿建工程的投入。

最终，两个方案的经济投资情况如何，我们也进行了统计比对。

经过技术和经济比选，我们认为方案二更适合现场工况的使用要求，同时，也更加经济。endprint

摘 要：根据矿井设计方案，黄玉川煤矿洗煤厂距离矿井井田约10km，因此，其主运系统运量大，运距长，其中东西大巷长度约5.06km，该段胶带运输机所需驱动功率较大，机头位置距离井口较远，无法使用传统的大功率变频驱动装置，而适合井下使用的防爆变频器，最大驱动功率为1000 kW。同时，需考虑设备和相关工程投资。

关键词：大功率 防爆变频驱动 多电机 功率平衡

中图分类号：TD5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0081-01

1 论证背景

黄玉川井田位于内蒙古准格尔煤田中西部。行政区划隶属于准格尔旗长滩乡和薛家湾镇管辖。东西长约8.9 km，南北宽约5.5 km，面积约42.6794 km2。矿井地质资源量为1507.31 Mt。采用斜井立井开拓方式，设计生产能力10.00 Mt/a。矿井投产后，两个水平同时开采，在一水平布置一个综采工作面，在二水平布置一个综放工作面，设计产能分别为4 Mt/a和6 Mt/a。永久主运输系统的原煤通过外运通道和外运主斜井运至建在距井田10 km远的哈尔乌素露天矿的洗煤厂。

根据生产能力核算，主运输系统需配置带宽1.8 m，运量3500 t/h的胶带运输机。其中，主运输系统中的东西大巷长度为5060 m，提升高度120 m，鉴于矿井其他已采购、选定的主运输系统胶带运输机均采用变频驱动装置，为最大限度的保证矿井设备的统一，减小日常使用和维护的技术难度，本次论证的设备的驱动装置考虑配置变频驱动系统。

2 比选方案

2.1 现场工况

东西大巷一段基本参数：L≈2560m，角度多变，提升高差H≈55m，

东西大巷二段基本参数：L≈2500m，角度多变，提升高差H≈62.9m。

2.2 不同方案比选

根据目前国内胶带输送机及阻燃胶带的制造水平和使用成熟的变频驱动技术的情况，在众多的方案中，初步筛选出以下两个方案进行最终比选。

方案一：采用一条头部集中驱动胶带输送机。

基本参数：输送机机长L≈5060 m，角度多变，提升高差H≈120 m，运量Q=3500 t/h，带宽B=1800 mm，V=4.5 m/s。

经计算：最大圆周力1096kN，滚筒轴功率4932 kW，需配置双滚筒三电机（防爆）驱动3×2240 kW，使用ST6300型阻燃输送带。

驱动方案：因目前还没用如此大功率的矿用防爆变频器，因此，该方案中，变频器需放置于地面。可考虑将变频器置于主斜井井口（距离胶带机机头约5200 m），或者，在胶带输送机机头正上方建设变频器室，将电缆经钻孔至胶带机机头。

方案二：使用两部胶带输送机搭接方案。

东西大巷一部胶带机。

基本参数：胶带输送机机长L≈2560 m，角度多变，提升高差H≈55 m，运量Q=3500 t/h，带宽B=1800 mm，V=4 m/s。

经计算：最大圆周力540kN，滚筒轴功率2160 kW，需配置双滚筒三电机驱动3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃输送带。

驱动方案：选用1000 kW防爆变频器，实现就地控制。

东西大巷二部胶带机。

基本参数：胶带输送机机长L≈2500 m，角度多变，提升高差H≈62.9 m，运量Q=3500 t/h，带宽B=1800 mm，V=4 m/s。

经计算：最大圆周力560kN，滚筒轴功率2240 kW，需配置双滚筒三电机驱动3×1000 kW（防爆），ST3150型阻燃输送带。

驱动方案：选用1000 kW防爆变频器，实现就地控制。

3 选型论证

经勘查，如使用一部胶带输送机，该胶带机头上方方圆1km范围内沟壑纵横，建设变频器机房及架设地面供电缆线存在较大的困难，成本投入太高。且该地域为周边多家矿井的交界地带，各矿井的开采生产将可能产生塌陷危害。因此，主要讨论将变频器置于外运主斜井井口的方案。

该方案中变频驱动装置距离电机约5.2 km，由于供电距离较长，已达到很多变频器输出电缆上限，存在电缆压降、变频器输出谐波和共模电压影响等问题。在矿用胶带机多电机驱动领域，各知名变频驱动装置生产厂家尚没有在矿井下的成熟业绩。同时，各厂商提供的咨询方案中，为解决电缆压降较大的问题，需将变频器输出电压升至更高的非额定电压输出值，设备将长时间工作在非常态工况下。对设备长时间运行不利，且需要选用更高电压等级的电缆，增加投资成本。同时，由于电机与控制系统距离较远，电机运行参数采集、传输存在一定的延时和不稳定，对多电机的功率平衡控制效果较差。

方案二中变频驱动单元布置在胶带输送机机头位置，可使用井下中央变电所将10 kV高压供电至机头配电硐室。在神华神东煤炭公司大柳塔煤矿已有青岛天信公司的矿用防爆型1000 kW/1140 V变频器在主运输胶带机成功应用的案例，由于变频器距离电机较近，可以很好的实现多电机之间的功率平衡。经现场调研，使用效果良好。但该方案由于需要增加一部胶带机的机头驱动部，需增加一个机头硐室，需要增加矿建工程的投入。

最终，两个方案的经济投资情况如何，我们也进行了统计比对。

经过技术和经济比选，我们认为方案二更适合现场工况的使用要求，同时，也更加经济。endprint