0、概述
    裴溝煤礦32采區(qū)是裴溝煤礦主要生產(chǎn)采區(qū)，擔(dān)負(fù)著礦井生產(chǎn)任務(wù)的80%。而32強(qiáng)力帶式輸送機(jī)是裴溝煤礦的關(guān)鍵運(yùn)輸環(huán)節(jié)，上運(yùn)運(yùn)距遠(yuǎn)，傾角大(分別為L=698 m，a=18°；L=880 m，a=17°)，擔(dān)當(dāng)著礦井主要運(yùn)輸任務(wù)。強(qiáng)力帶式輸送機(jī)采用兗州煤機(jī)廠生產(chǎn)的鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)，型號為STJ -1000/3 x 250S，帶寬1000mm，輸送長度600m．平均傾角180，輸送量700t/h，帶速2.5 m/s，配電機(jī)型號YB355M2 - 4(3臺)，電機(jī)功率250 kW，電壓等級660V，轉(zhuǎn)速1480 dmin．巷道為巖巷。驅(qū)動(dòng)方式為液壓聯(lián)軸節(jié)、減速器帶動(dòng)滾筒，2組滾筒3臺電機(jī)頭集中驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)滾筒I雙輸出軸雙機(jī)拖動(dòng)，驅(qū)動(dòng)滾筒Ⅱ單輸出軸單電機(jī)拖動(dòng)。
    STJ-1000/3×250S型帶式輸送機(jī)由于功率大，距離長且多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，起動(dòng)過程特別是重載起動(dòng)對輸送帶和帶式輸送機(jī)的機(jī)械和電器設(shè)備產(chǎn)生很大的沖擊，輸送帶起動(dòng)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)減速器齒輪、對輪聯(lián)軸器的膠墊磨損現(xiàn)象，存在著很大安全隱患，而且故障率很高，系統(tǒng)的維護(hù)工時(shí)投入量大，嚴(yán)重影響設(shè)備使用壽命及礦井正常安全生產(chǎn)，必須進(jìn)行技術(shù)改造，消除事故隱患，滿足礦井安全生產(chǎn)要求。
1、存在問題分析
    由于32帶式輸送機(jī)是集中運(yùn)輸，擔(dān)負(fù)著一個(gè)綜采、一個(gè)炮采、4個(gè)掘進(jìn)的出煤等主要運(yùn)輸任務(wù)，隊(duì)組多，負(fù)荷變化大，輸送帶運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)量、速度變化大，因此對帶式輸送機(jī)的起動(dòng)性能和速度調(diào)整要求很高。但由于采用液壓聯(lián)軸節(jié)、減速器和防爆開關(guān)等設(shè)備直接起動(dòng)輸送機(jī)電機(jī)，起動(dòng)時(shí)間短，不適應(yīng)長距離大功率的帶式輸送機(jī)，因此起動(dòng)性能差，起動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的影響大，對輸送帶和帶式輸送機(jī)的托輥、滾筒、減速器包括電機(jī)在內(nèi)的機(jī)械和電器設(shè)備等產(chǎn)生很大的沖擊和損傷，特別是當(dāng)出現(xiàn)重載停車狀況時(shí)，根本無法起動(dòng)。并且空載負(fù)荷很小時(shí)電機(jī)也全速運(yùn)行，浪費(fèi)很大。而且整個(gè)系統(tǒng)的故障率高，維護(hù)量大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，影響生產(chǎn)和安全，并且維護(hù)費(fèi)用很高。
2、技術(shù)改造方案確定
    通過對上述帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)存在的問題及其原因分析可知，帶式輸送機(jī)起動(dòng)困難主要原因是起動(dòng)電流、起動(dòng)壓降大，電機(jī)起動(dòng)力矩小。要從根本上解決此問題，必須采用軟啟動(dòng)方式來降低輸送機(jī)的動(dòng)張力，特別是多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，為了減少對電阿的沖擊，起動(dòng)時(shí)應(yīng)有分時(shí)慢速起動(dòng)措施，還要控制輸送機(jī)起動(dòng)加速度在0.3 m/s2甚至O.1m/s2以下，解決承載帶與驅(qū)動(dòng)帶的帶速同步問題，減少對元部件的沖擊，實(shí)現(xiàn)長距離輸送機(jī)的起動(dòng)與功率平衡及同步性問題。根據(jù)以上技術(shù)思路，確定選用防爆變頻調(diào)速裝置做為32帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。結(jié)合礦井實(shí)際情況及32帶式輸送運(yùn)行狀況，確定如下技術(shù)改造方案：在充分利用原有帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，去掉l臺DW-350開關(guān)，加裝1臺交流電抗器、l臺ZJr-30型隔爆兼本安智能變頻調(diào)速裝置，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)功能。同時(shí)加裝2個(gè)中間繼電器，增加急停按鈕、隨機(jī)保護(hù)、延時(shí)的功能。
3、ZJT - 30隔爆兼本安智能變頻調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)、工作原理及性能特點(diǎn)
3.1 變頻器結(jié)構(gòu)
    ZJT - 30型變頻調(diào)速裝置的主電路由充電接觸器、進(jìn)線電抗器、充電電阻、平波電容組和6組SKIIP模塊組成2組三相橋式變流電路，其中一組為變頻器輸出逆變器，另一組為向電網(wǎng)發(fā)電反饋的逆變橋。
3.2工作原理
    作為交流異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速開關(guān)，采用全數(shù)字無速度傳感器矢量控制技術(shù)和雙閉環(huán)控制，使系統(tǒng)調(diào)速范圍寬，調(diào)速精度高。本系統(tǒng)采用交一直一交變頻原理，整流橋采用SK16/22H全橋整流，利用面接觸型電容濾波，再由西門子ABM400P/33型IGBT模塊逆變，使輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)起動(dòng)頻率從0逐步增加到50HZ．當(dāng)達(dá)到50 Hz時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)入工頻狀態(tài)運(yùn)行。電機(jī)正常起動(dòng)運(yùn)行時(shí)，l#電機(jī)需68 s投人工頻，2#、3#電機(jī)分別延時(shí)3s，當(dāng)達(dá)到75 s時(shí)3臺電機(jī)全部投入工頻，正常運(yùn)行。變頻器在低頻運(yùn)行時(shí)，也保證有100%額定力矩輸出。最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的2倍，l Hz即可達(dá)到1.7倍以上的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
3.3主要特點(diǎn)和功能
    (1)變頻調(diào)速裝置的軟起動(dòng)時(shí)間O。180 s任意可調(diào)；變頻調(diào)速裝置的頻率調(diào)整范圍：O~60Hz之間任意可調(diào)，并在其頻率調(diào)整范圍內(nèi)任意設(shè)定運(yùn)行頻率，輸送機(jī)的最高運(yùn)行速度能達(dá)到3 m/s，自動(dòng)監(jiān)測電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流，自動(dòng)調(diào)整電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率，達(dá)到輸送機(jī)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。
    (2)變頻調(diào)速裝置啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩在低頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升功能，保證100%額定轉(zhuǎn)矩。
    (3)當(dāng)3臺變頻調(diào)速裝置任l臺發(fā)生故障無法運(yùn)行時(shí)，其余2臺能作應(yīng)急運(yùn)行（降低運(yùn)量），3臺變頻調(diào)速裝置均具備主機(jī)功能。
    (4)變頻器自身具備的過流、過載、過欠壓、電機(jī)缺相、短路、系統(tǒng)過熱等保護(hù)可完全取代原系統(tǒng)的饋電開關(guān)；保護(hù)動(dòng)作時(shí)變頻調(diào)速裝置立即停機(jī)。
4、運(yùn)行狀況及應(yīng)用效果
    裴溝礦32強(qiáng)力帶式輸送機(jī)在采用防爆變頻調(diào)速裝置做驅(qū)動(dòng)控制后，防爆變頻調(diào)速裝置、帶式輸送機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等系統(tǒng)，一直處于正常工作狀態(tài)，其各種運(yùn)行參數(shù)得到明顯的改善。通過變頻調(diào)速延長了輸送機(jī)的起動(dòng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了輸送帶的軟起動(dòng)，重載起動(dòng)非常平穩(wěn)，減少?zèng)_擊，降低了事故發(fā)生率，同時(shí)消除了起動(dòng)時(shí)對輸送帶和帶式輸送機(jī)系統(tǒng)托輥、滾筒、減速器包括電機(jī)在內(nèi)的機(jī)械和電器等設(shè)備的沖擊，達(dá)到了延長電機(jī)、輸送帶、機(jī)械系統(tǒng)使用壽命的目的，從而降低了系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)投入的維護(hù)工時(shí)成倍減少。滿足了礦井安全生產(chǎn)的需要。
5、效益分析
    投入防爆變頻調(diào)速裝置后，通過測試，變頻調(diào)速裝置輸入側(cè)電流有很大的差異，輸入側(cè)電流比輸出側(cè)電流小很多，這樣，功率因數(shù)的提高，減少了很多無功損耗，節(jié)省了大量的能源和用電費(fèi)用，年節(jié)電量約為145.2萬kWh，年節(jié)約電費(fèi)約58萬元(按0.4元/kWh)；另外，防爆變頻調(diào)速裝置投入運(yùn)行后，使整個(gè)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的故障明顯下降，輸送帶的打卡次數(shù)下降十幾倍，這樣既延長了整個(gè)輸送帶輸送系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的使用壽命，同時(shí)又保證了正常生產(chǎn)（煤產(chǎn)量）和生產(chǎn)安全，年直接和間接經(jīng)濟(jì)效益在25萬元以上，因此，年綜合經(jīng)濟(jì)效益在83萬元以上，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)采用變頻調(diào)速裝置后，整個(gè)系統(tǒng)減少了事故，提高了輸送帶的運(yùn)行安全系數(shù)，保證了安全文明生產(chǎn)，真正體現(xiàn)了明顯的安全和社會(huì)效益。