主运输系统高强皮带启动方式研究与应用

王明洋 王朝 高书杰

（平煤股份一矿，河南 平顶山 467000 ）

引言

现有操作台及继电控制器性能落后，控制复杂，多出冷却水、偶合器及油泵、勺杆等控制环节，与自动化系统联接多出一套PLC控制环节，为实现皮带系统的自动化集控，电控系统需要优化升级。无法实现功率平衡影响机械部分的使用寿命。重载情况下不能正常起车，影响生产。

一、立项背景和目的意义

一矿主运输系统高强皮带原设计运距L=1500米，运量Q=1000吨/小时，带速V=3.5米/秒，主电机N=4×280KW（1140/660V），采用液力推杆制动器制动，驱动单元采用电机+变频启动＋调速型液力偶合器+减速机的软启动方式。该部带式输送机投入运行至今已有十五年左右，现电控已严重老化落后，影响煤矿的高效安全生产。影响生产，检修维护量大，备品配件、油脂材料消耗大。资源浪费，冷却方式极其落后，需防尘水不间断供给，白白流失造成浪费，否则不能开机，影响生产，不能满足一矿高效、高产需要。调速液力偶合器使用多年故障较多，经常更换检修，6个月换一次油，还需要备用偶合器。检修、配件、油及冷却水等消耗大。电控装置老化性能落后，保护装置不稳定，容易出现故障。现有操作台及继电控制器性能落后，控制复杂，多出冷却水、偶合器及油泵、勺杆等控制环节，与自动化系统联接多出一套PLC控制环节，为实现皮带系统的自动化集控，电控系统需要优化升级。无法实现功率平衡影响机械部分的使用寿命。重载情况下不能正常起车，影响生产。

（一）当前存在问题

1、调速液力偶合器常出现漏油、振动、双机传动力矩不平衡损坏现象，同时造成减速机、电机故障，满载停机起动困难等事故，影响生产，检修维护量大，备品配件、油脂材料消耗大。

2、资源浪费，冷却方式极其落后，需防尘水不间断供给，白白流失造成浪费，否则不能开机，影响生产，不能满足一矿高效、高产需要。调速液力偶合器使用多年故障较多，经常更换检修，6个月换一次油，还需要备用偶合器。检修、配件、油及冷却水等消耗大。

3、电控装置老化性能落后，保护装置不稳定，容易出现故障。现有操作台及继电控制器性能落后，控制复杂，多出冷却水、偶合器及油泵、勺杆等控制环节，与自动化系统联接多出一套PLC控制环节，为实现皮带系统的自动化集控，电控系统需要优化升级。

4、无法实现功率平衡影响机械部分的使用寿命。

5、重载情况下不能正常起车，影响生产。

综合以上各种原因，通过比较各类软起动方式，考虑自动化控制、起动性能、维护保养、节能降耗等因素，以及我矿高强皮带变频改造的经验，排除液粘及CST改造，采用变频调速装置是一种合理的选择。

（二）解决关键问题

1、减小启动电流，增大启动力矩，且启动加速度可调；

2、可以实现多台电机的功率平衡。

3、改造后电控系统集合井下现有数据传输分站，将系统数据直接接入传输分站上传至集控中心。

4、改造进度快，不影响煤矿的正常生产。

（三）项目研究主要内容

综合各种原因，通过比较各类软起动方式，考虑自动化控制、起动性能、维护保养、节能降耗等因素，以及我矿高强皮带变频改造的经验，采用变频调速装置是一种合理的选择。

（四）技术指标

(1)电控系统主要由控制部分、带式输送机保护部分、变频传动部分等组成，设备配置选用国际优质品牌和国内知名企业产品，采用矿用防爆型煤矿专用电气设备，适用于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸危险的环境。

(2)变频器采用先进的矢量控制技术构成高性能交流调速装置，经实践证明可长期可靠地应用于长距离带式输送机等恒转矩负载，具有起动转矩大，过载能力强等特点。

(3)控制方式灵活，远控回路为本安型，能与皮带控制系统良好的配合。

二、实施方案：

在不更换原皮带机滚筒机身等机械设备的基础上将除去原电机及开关，更换为变频开关及变频电机，实现变频软启动使用。

1、调研阶段：调查电控系统的使用范围及特性。

2、研究阶段：经过综合考虑选定变频改造。

3、施工阶段：结合现场实际情况选定合适的施工方案

4、准备设备：将改造更换的设备装运至现场。

5、进行安装调试。

三、市场状况与推广应用前景

变频技术具有良好的节能效果和平缓的机械调节功能，为企业创造良好经济效益，有效降低能耗，因此在煤矿得到了越来越广泛的应用。可以广泛应用于煤矿井下采煤机的牵引电机、提升机、绞车、井下用通风机、水泵及带式输送机电机的调速等。

四、工业性试验运行总结

1、启动电流小，启动力矩大，冲击小，且启动加速度可调；

2、可以实现多台电机的功率平衡。

3、皮带机集控系统控制核心选用西门子300系列PLC，经实践证明，该PLC稳定性高、抗干扰能力强；

4、改造后电控系统集合井下现有数据传输分站，将系统数据直接接入传输分站上传至集控中心。

5、改造进度快，不影响煤矿的正常生产。

有效确保了我矿主运输系统的原煤运输任务，达到了零事故、零影响的目标。

五、经济效益分析报告

戊一三部皮带机改造后，降低对运输机械及高强皮带的损害，延长了运输机械及高强皮带的使用寿命，降低工人劳动强度，保证了高强皮带的安全运转，防止了事故的发生。全年减少事故6小时，多拉原煤6000吨，延长了高强皮带的使用寿命和皮带机的损害，减少了硫化皮带4次，少更换皮带400米，减少材料及资源浪费50万元。

每吨原煤价300元 6000×300=180万元

每米高强带1200元 400×1200=48万元

每次硫化皮带费用40000元 40000×4=16万元

每次硫化时间10小时 耽误拉原煤时间4小时 每小时运煤量1000吨 4×4×1000×300=480万元

共计：180+48+16+480+50=774万元

六、社会效益

1、保证了高强胶带机的安全运转，减少了材料消耗及资源浪费，减少了对机械部分的损伤，给胶带机安全运转工作创下了良好的条件，确保了我矿出煤系统安全运转。

2、为矿经济效益提高作出一定的贡献，年创效益774万元。

七、总结

改进后：提高了安全的可靠性；解决工人清理洒煤工作任务和强度，节约劳动力。减少了人员伤亡等事故发生的比例，延长了设备的使用寿命，避免局部通风风筒被漂浮的皮带挂坏，保证正常通风。降低了因配件损坏的频率，节省因更换维修设备而支出的费用。为井下生产需要提供便利，保证掘进巷原煤的正常运输。在此要感谢我的同事及领导协助我能够顺利的完成改进。