变频器在综采工作面刮板输送机上的应用
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摘要：介绍大功率防爆变频器先进的控制技术，电气原理，保护性能，主要配套设备，综采工作面地址条件，在综采工作面刮板输送机的首次成功应用等。
关键词：综采工作面；防爆变频器；控制技术；基本性能；刮板输送机；首次成功应用。
目前世界上主要煤炭开采国家的综采工作面是以支架电液控制、采煤机与支架联动、刮板输送机可控液力耦合器为特征的自动化工作面。随着我国煤炭开采强度的增大，主要煤炭集团公司的工作面装备水平己与发达国家差距越来越小，刮板输送机进口可控液力耦合器等装备的工作面越来越多。综采工作面刮板输送机随着功率的逐步增大和技术的进步，其驱动系统逐步由液压联轴节发展到双速电动机或进口CST或TTT等可控液力耦合器系统。但由于液压联轴节受功率等因素限制，不易在大功率刮板输送机上使用，同时双速电动机驱动仍产生较大的机械冲击和电气冲击，经常造成启动失败、断链等事故，安全性差。而CST和TTT等可控液压系统又需要进口，维修时间长，费用高，成为制约高效生产的主要因素。
近几年，兖矿集团在综采放顶煤领域的技术水平上升到了一个新的层次。在积极引进国际先进技术和一流装备的同时，在国内综采工作面首次成功应用防爆变频器驱动工作面刮板输送机。兖矿集团与青岛天信电气有限公司共同在济宁三号煤矿43上07工作面和123上02工作面成功实施了防爆变频器在综采工作面刮板输送机的应用，获得多项技术创新，大大降低了了工作面输送机的事故率，大大提高综采工作面生产安全性和效率。同时，也开创了国内外变频器驱动工作面刮板输送机的先例，填补了国内外变频器在综采工作面刮板输送机上应用的空白。
1变频器主要技术特征
BPJ-500/1140矿用隔爆兼本质安全型交流变频器（以下简称变频器）为青岛天信电气有限公司与瑞士ABB集团公司共同专为工作面刮板输送机开发研制的防爆变频器。变频器电控系统选用进口嵌入式工业控制计算机，控制技术先进，例如启动向导，自定义编程，DTC控制，通用备件，通用的接口技术，调试和维护方便。给微机控制板输入电源加装EMI滤波器、共模电感、高频磁环等，可以有效抑制传导干扰，低EMC干扰，在合理的维护条件下，可延长电机的使用寿命。给变频器输入端加装EMI 滤波器，可以有效抑制变频器对电网的传导干扰，加装输入交流和直流电抗器，可以提高功率因数，减小谐波污染，综合效果好。在某些电机与变频器之间距离超过100m的场合，在变频器侧添加交流输出电抗器，解决因为输出导线对地分布参数造成的漏电流保护和减少对外部的辐射干扰。给变频器输入侧加装无源LC滤波器，减小输入谐波，提高功率因数，可靠性高，效果好。且配有10.4 寸彩色液晶显示器实时显示变频器工况和故障现象。适用于交流50 Hz、电压1140V 供电系统、500KW 及以下三相交流异步电动机的调速控制。变频器为二象限运行变频器，适用于刮板运输机、皮带输送机、乳化液泵站等类似场合。
变频器具有过载、过电压、欠电压、缺相、过热、漏电、接地、短路、功率模块热保护、保护值设定等保护功能，液晶显示屏实时显示各工作状态。且具有启动转矩大、启停平稳等特点，能实现交流电机在各种负载情况下的平滑启动、调速、停车等功能，彻底消除机械及电气冲击，延长电动机使用寿命。使用多台变频器拖动同一带式负载时，各变频器之间自动调节，实现多台之间的动态功率平衡。
该型变频器内部装有冷却风扇，以增强变频器内部循环风流，提高内部元件的散热效果。外部采用水冷散热，变频器不运行时电磁阀停止供水。
2 工作面主要配套设备
3 工作面地址条件
43上07工作面所采煤层为山西组煤3上，煤层厚度为1.0～2.43m，平均1.41m。梯形缩面推进长度257m，净面长由143.5m缩短至65.1m，可采储量27.7万吨。
123上02工作面概况：工作面推进长度1152.6m，其中梯形段推进长度446m，初始净面长87.1m；正常段净面长216.5m，推进长度706.6m，总回采面积218381m2，可采储量：50.1万吨。
两个工作面直接底为泥岩：灰黑色，薄层状，裂隙发育，遇水易膨胀，f=2～4，遇水膨胀后粘度系数较大。
4 变频器应用情况
刮板运输机一般采用双电机的驱动方式，机头、机尾各一台，而变频器安装在顺槽移动变电站位置，且是安装在轨道车上，随工作面的移动而移动。此变频器输出电缆允许长度达550 米，允许将变频器通过电缆直接连接到电机，实现了机头、机尾电动机功率平衡和外部控制正反向的功能，以便于刮板运输机被大块石头卡住时，可以使用正向方向反复启动的方式再次启动起来。
由于该两个工作面为旋转回采且梯形回采，回采工艺比较复杂。采高控制在1600～2000mm，割底＜100 mm。由于直接底为泥岩遇水易膨胀，膨胀后粘度系数较大，大大增加了运输机运行阻力，尤其是刮板输送机起动困难。
使用变频器后，厂方进行了技术培训，并进行了现场调试，调试过程简单、快捷。应用过程中出现过启动掉电、显示不准确等故障现象，服务人员及时进行整改调试后使用正常。
43上07工作面使用变频器日期为2010年4月1日～12月3日，其中8月9日～9月5日边采边撤机尾、旋转开采、延机头，实际生产时间为7个月左右，生产原煤27.7万吨。
123上02工作面使用变频器日期为2010年12月3日～2011年5月18日，实际生产时间为6个半月，生产原煤50.1万吨。
5 结论
两工作面使用BPJ-500/1140型变频器后，有如下优点：
（1） 电站控制操作简单：运输机开正反车和调高低速不用在开关上调整，直接在TK200控制台上操作就可以方便快捷地实现；
（2）速度调整范围大：通过调整变频器频率可以实现运输机无极调速；
（3）检修方便：因为变频器可以方便地调整运输机速度，通过降低运输机速度，可以方便地控制运输机刮板所停止的位置，易于更换刮板和调整链条长度；
（4）保护设备：使用变频器后运输机为匀加速起动，起动时间较长，统计数字为50s～60s，运输机起动运行缓慢平稳，大大降低了运输机起动负荷，运输机减速箱、电机、弹性垫、链轮、链条等整个传动、运行系统受冲击较小，同时机头、机尾电机启动和运行全过程功率平衡，故障率明显低，大大延长了设备使用寿命；
（5）便于组织生产：当运输机负荷增大时，运输机运行速度下降，采煤机司机可以降低采煤机速度或停止截割以降低运输机负荷，实现连续生产。
（6）节省动力电缆：43上07工作面和123上02工作面可节省运输机头、机尾两条动力电缆（MCPT-3×70+1×35+3×6,1.14kV）分别合计为520m、750m。
目前青岛天信电气有限公司与瑞士ABB集团公司又联合开发研制出了BPJ-2000/3300 矿用隔爆兼本质安全型交流变频器，已通过加载试验，将于近期在兖矿集团济宁三号煤矿SGZ1000/1400型工作面刮板输送机上做工业型试验。
作者简介
张纯宪 男，1973年生，山东省梁山县人，1995年毕业于山东大学，学士学位。高级工程师，现任兖矿集团公司济宁三号煤矿综采办公室主任，兖矿集团优秀技术人才。近年来在有关杂志等期刊上发表论文10余篇。
地址：山东省济宁市 号，邮编：272069。
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