孙家于+张攀
[摘 要]本文通过对变频技术在大功率运输机上的应用和产生的经济效益的阐述，充分了解变频技术的特点及使用情况。
[关键词]变频调速 皮带机 保护
中图分类号：TD634.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）04-0371-01
1.前言
刘桥二矿北翼主暗斜井皮带机一直采用KPS型矿用皮带机电控系统。该电控系统故障率高、设备老化、配件难买、维护量大；北翼主暗井皮带机是刘桥二矿原煤运输系统的“咽喉要道”，一旦该皮带机出现故障，将会直接影响矿井的安全生产。因此，对其电控系统进行改造非常必要。针对现有的弊端，结合皮带机的现状，经多方调研论证，确定对北翼主暗斜井皮带机电控系统改造的方案。改造后，由原先的液力偶合器调速方式变成变频调速方式。电控系统由调速部分、控制部分及保护部分三大部分组成。
2.详细科学技术内容
皮带机电控系统改造后，由原先的液力偶合器调速方式变成变频调速方式。电控系统由调速部分、控制部分及保護部分三大部分组成。
1、调速部分
使用QJR1-250/660BP型矿用隔爆兼本质安全型变频软起动器，它由西门子公司高性能变频器、PLC控制器、本安电源、交流真空接触器、继电器等器件组成。变频调速是一个平滑的、无级的调速过程，机械振动极小。变频控制具有控制接线简单、全过程可调整、调速精度高、启动力矩大、过载能力强的优点。
2、控制部分
控制部分由KXJ5-1140（660）型矿用隔爆兼本安型可编程控制箱和TH5-24型矿用本安型操作台组成。控制箱中的PLC选用西门子PLC作为中央处理器，完成系统的数据采集、设备控制、通讯组网等。
数据采集包括：各台电机的运行电流、温度、皮带速度、煤仓煤位、拉线和跑偏的动作位置及其它保护和参数等。设备控制包括：各主电机的起停控制、各种保护的控制。
北翼主暗斜井带式输送机电控具有远控、集控、就地、手动、检修和闭锁六种工作方式。
远控方式：通过以太网和矿井数字化系统连接，由地面对皮带发出控制指令，实现集控；
集控方式：由主站控制，通过工业控制网把控制信息传到本部皮带的控制装置，实现皮带的集控；
就地方式：每条皮带的控制由本条皮带的控制装置完成，前后皮带实现闭锁；
手动方式：由手动按钮操作皮带皮带起停；
检修方式：类似就地方式，能屏蔽不重要的故障（只保留拉线故障）而开车；在选择闭锁档时，系统处于停止状态。
电控系统的操作台上配置有彩色显示屏，具有实时显示电机速度、皮带速度、电机电流、电机运行信号及传感器信号参数和故障指示；
视频监视功能：本系统分别在机头和机尾各设置一台防爆摄像机，并在井下防爆显示器上显示，同时预留上传光缆接口。
为兼顾今后系统扩展需要，该电控系统控制器配置了以太网通讯模块，具有防干扰及计算机病毒入侵功能，以便纳入整个矿井系统的数据网，在上位机设置监控软件。
3、保护部分
皮带机运行保护有六大保护。
跑偏、拉线保护：跑偏开关在机头、机尾，给煤点各设置一对；拉线开关在机头，机尾，给煤点各设置一台，其它每隔100米设置一台；并在显示屏上对位显示。
语音信号系统：胶带沿线配语言信号装置，在机头、机尾，给煤点各设置一台，其它每隔100米设置一台。语言信号装置既可以作为起动预告故障报警，又可进行通话联络。
烟雾保护：在机头集中驱动处设置烟雾传感器。
堆煤保护：在皮带机头设堆煤保护传感器。
温度保护和自动洒水装置：在机头驱动部铺设洒水管，配置温度传感器，完成超温自动洒水。
打滑和超速保护：对皮带设置打滑、测速保护和电机测速传感器。
3.产生的经济效益
1、改造前后皮带机用电量如表1：
按照每年全矿原煤产量180万吨计算，共计节约用电量为：
180×（1.0644-0.2113）=153.558万度
按照每度电0.62元计算，全年合计节约电费为：
153.558×0.62=95.2万元
2、改造后，不再使用液力耦合器，每年省去液力耦合器维修费用4万元。
3、拆除液力偶合器后，不再使用液力传动油，节约费用：
1800KG×15元/KG=2.7万元/年
全年共计节约费用95.2+4+2.7=101.9万元/年。
4.结束语
皮带运输机电控改造以后，发现以下发明及创新点。
1、在皮带机沿线安装语音报警信号装置，既可以做为起动预告、故障报警，又可进行通话联络。
2、采用变频器调速，无液力偶合器，所使用设备少，占用空间小，维护量小，稳定性好。
3、分别在机头和机尾设置一台防爆摄像机，并在防爆显示器上显示，实时监视机头和机尾情况，同时预留上传光缆接口。
4、电控系统的操作台上配置有彩色显示屏，直观显示出皮带机运行状态、参数及故障指示。
5、变频启动具有起动电流小、起动速度平稳、起动性能可靠、对电网冲击小等优点。此外，变频软起动器具有在线控制功能，可根据电机的负荷变化，调整电机工作电源电压和频率，从而达到所需转矩。具有明显的节能效应，可实现经济运行。
参考文献
[1] 张敏，谈变频技术在皮带运输系统中的意义[J]价值工程2014年11期：126-127.
[2] 畅永顺，张智勇，高压变频技术在大型煤矿主斜井带式输送机的应用[J]同煤科技2016年06期：99-102.
作者简介
孙家于（1971—），男，安徽淮北人，大学本科学历，1995年毕业于安徽机电学院，现任皖北煤电集团公司机械总厂三分厂，工程师。
