④验带功能。低速验带功能是带式输送机检修的主要要求。变频调速系统为无极调速的交流传动系统，在空载验带状态下可调整5%～100%额定带速范围内的任意带速。
⑤平稳的重载起动。变频器低频运转最大可输出1.5倍额定转速，最适于重载起动。
⑥自动调速。变频器配合煤流传感器可以根据负载轻重自动调节胶带速度，节电的同时还减少了胶带的磨损。
⑦节能。主要体现在系统功率因数和系统效率两个方面。通常情况下，煤矿用电机在设计中的裕量较大，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。电机轻载时定子电流有功分量很小，主要是励磁的无功分量，因此功率因数很低。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。而且，电机与减速器间改为直接硬联接，减少了液力偶合器，系统总传递效率提高5%～10%。另外，由于矿井通常离变电站比较远，不同时段的电压波动亦比较大，利用变频器的自动稳压功能也有部分节能作用。在匹配煤流传感器以后还可以自动依据煤流的大小自动调速。
7 变频器软启动在带式输送机中的应用
兖州矿业(集团)公司济宁三号煤矿井下主煤流运输由7条带式输送机运输系统组成。其中，北部带式输送机共有4个驱动单元，每台电机的功率为31.5kW，额定电压1140V，原先一直采用电机+耦合器的方式驱动。自从投入ZJT型1140V矿用隔爆兼本质安全型智能变频器以后，实现了带式输送机的软启动运行，使用效果非常理想。
使用变频器以后，驱动电机直连滚筒，通过设置变频器输出电流频率由0Hz到设定频率的变化时间，就可以设置带式输送机软启动的启动时间。为了尽量减少带式输送机启动时对电机及带式输送机各部件的冲击，启动时间可以设置成10s以上。变频器的启动力矩大，尤其适合重载启动，这对带式输送机是十分有利的。带式输送机在运行时，由于环境恶劣，经常发生各类紧急停车的故障，一旦重载停车，由于耦合器在软启动时启动速度过快，而且对多电机驱动的带式输送机无法做到各电机的功率平衡，容易造成电机过载停车，对滚筒和联轴器等设备的损害是十分大的。
改用变频器以后可以通过调节变频器输出频率的大小来实现各电机的功率平衡，在启动过程中通过降低电机的频率可以实现在小电流下的大功率输出，最大程度的降低了对电机及带式输送机的损伤。变频器的另一个重要用途是验带功能。带式输送机的日常检修工作中一个很重要的任务就是在胶带运行时检修胶带的磨损情况。但是，如果在满速情况下很难清楚地看到胶带的破损部位。该矿北部带式输送机使用的4套变频调速装置可以设置两种频率启动。在现场的应用中，将第一个频率设置为40Hz(根据采区煤量的多少自行调节)、第二个频率设置为10Hz，对应4.5m/s的满速速度，能够实现接近0.9m/s的验带速度。与使用耦合器作为传动装置相比，空载时电耗仅为50%，重载时节省30%。
8 矿用隔爆兼本质安全型带式输送机交流软启动器
国内现有的几种煤矿用带式输送机的交流软启动器都是开环系统，虽然系统简单、便于安装维护，但是启动性能达不到要求，无法兼顾轻、重载下的启动性能。为此，兖州矿业(集团)有限责任公司研制出了矿用隔爆兼本质安全型带式输送机交流软启动器，采用电流内环和速度外环组成的双闭环控制系统，使得控制系统能够自动适应现场负载变化的要求。
国内煤矿目前所使用的带式输送机大多为多电机多点驱动的方式，井下采取直接启动的方式时都使用延时顺序启动的方法，使几台驱动电机分时启动，以避开启动电流。由于软启动器可以对启动电流进行有效的控制，启动时允许几台软启动器同时启动。为了使几台电机的负载平衡，此项成果的软启动器采用主从控制方式。即定义其中一台软启动器为主机，其余为从机，软启动器的速度和加速度控制由主机完成，从机跟踪主机的状态，并达到平衡电流的目的。
在实际的运用中，多点驱动的带式输送机2个驱动点之间的距离有可能达到1km左右。为了保证电流平衡控制信号的可靠传播，采用可靠的V/F和F/V转换技术，有效地抑制了干扰信号，并且避免了长距离传输中的信号衰减问题。由于选用了全数字控制系统，对电机的保护更加可靠。
根据现场的调研结果，设计中选用了电源缺相、过电流、电机过载、电机过速、散热器过热、丢失脉冲、速度反馈故障、交流同步失败等多项保护功能。目前井下使用的带式输送机电压大多为1140V和660V，设计考虑了2种工作电压可以互换，使软启动器通用性强。他们采用抽屉式芯架连接方式，所有部件和元器件都安装于芯架之上，进出动力线、信号线与接线腔中的穿墙端子相连，解开连接后整个芯架可以整体抽出，便于井下维修与更换。
9 可控启动功能的带式输送机驱动装置
在现行标准中，带式输送机的起制动加速度应为0.1～0.3m/s2。但是，随着输送机的运输距离越来越长、启动设备的功率和额定电压越来越高以及设备控制技术的发展，这个数值已不适合现在带式输送机运行的需要。兖州矿业(集团)公司济宁二号煤矿通过动态的状态分析，认为长距离、路线复杂的带式输送机最好采用CST这样具有可控启动功能的驱动装置，使输送机按照或基本按照设定好的理想启动曲线进行启动，以减小输送带及承载部件的动态载荷。
①CST控制启动原理。胶带输送机的加速度启动时间可在40～300s范围内根据要求设定，PLC程序中的缺省时间设置为60s。不同的启动时间会产生不同的加速频率，但加速度曲线仍是正弦曲线。在CST控制中，不光有可变的时间，还能进行最终速度控制。最终速度可设定为正常速度10%～50%。这是为了进行检修和验带用的，长时间慢动会影响到CST的油温，超过温度会使CST停止运行。在带式输送机启动和运行阶段，CST都能使几个驱动之间达到负荷平衡，以便使带式输送机上所有部件负荷和应力最小，使各台驱动电机达到负荷均匀分配。这是通过PLC程序里多个PID控制回路来实现的。CST运行控制由软件中的速度控制、加速度控制、压力控制和功率控制4个PID回路组成。CST通过PLC对这4个PID的优化调控最终达到程序设定的启动曲线。
②CST控制启动优点。CST可用来对启动阶段加速度进行控制，使胶带动态涨紧力减至最小。在空胶带或满载胶带启动时，通过控制加速度斜率可得到满意结果，使峰值暂态涨紧力减到最小。在大型带式输送机运用中，加速度斜率中如加入一段缓冲，还能进一步改善启动瞬间峰值张力。在缓冲阶段可使原来松弛的胶带拉紧，所有元件在加速度和力矩增大之前以低力矩和低速度进入运行条件，这样可消除胶带过大的张力。CST控制启动的另一个优点是带式输送机的电机可在空载状态下启动，尽可能避免冲击电流，使电机冲击电流造成的损害减到最小。
10 CST装置性能特点分析
CST装置是一种新型的机电一体化软启动装置。山东科技大学和兖州矿业(集团)公司南屯煤矿根据使用实践对其技术性能特点进行了分析研究。
输送带是具有粘弹性的弹性体，带式输送机系统可以认为是弹簧—质量系统。若运输系统的启动时间过短、启动加速度过大，胶带产生的动张力就越大，瞬间引起的冲击力也越大，就会加快托滚筒及其它部件的损坏，缩短胶带的使用寿命。可控启动就是对启动时间和启动加速度进行控制，把加速段、减速段的胶带张力及瞬间值减至最小，以延长带式输送机胶带及其它不见的使用寿命。
此项研究认为，CST装置的主要优点是：可以降低输送带的张力、电动机的功率，减少了初期的投资;平衡精度达到±2%，反应时间为5～100ms，实现了功率平稳;保护功能齐全;传动系统的功率可以达到99%;降低了对胶带安全系数的要求，但安全度不变;离合片之间的流动为层流流动，粘制力和离合器片之间的距离关系为线性关系，可调带速为10%～99%，可以精确控制输送机的运行状态。其主要缺点是：调速系统与减速器合为一体，体积大、安装不便;控制系统复杂，维护量较大;在高速轴上配置逆止器和制动器比较困难;价格昂贵，备品备件要进口。此外，在使用中经常有CST控制箱的所有按钮都不起作用、CST系统的润滑压力上不来、CST的复位按钮不起作用、CST的冷却压力上不来、CST的输出轴速度不显示和CST高温等故障。
11 CST装置在济二煤矿的应用
兖州矿业(集团)公司济宁二号煤矿为南、北两翼生产，两翼均采用强力带式输送机进行原煤运输。北翼带式输送机设计参数为：运距1850m，运量2000t/h，带宽1200mm，带速4m/s，驱动功率为2：2配置的4×351kW。带式输送机采用了美国道奇公司生产的CST(controlled start transmission)装置，很好地实现了带式输送机的软启动。
带式输送机使用多台CST的时候，驱动电动机在启动胶带之前空载启动，当电动机达到额定的转速以后，通过控制系统增加离合器的压力并缓慢地让输送带张紧、启动、加速至全速。通过对启动时候的调整，输送带的安全系数可以由原先的10降至6.5，节约了成本，特别是降低了胶带的耗损率，仅在带式输送机改造的时候才更换过一次胶带，节约胶带费用约600万元。由于电动机为空载启动，减小了启动对电动机的影响。该胶带的电动机多年来未更换过，运行状态一直良好。
CST装置可以控制带式输送机的停机曲线，由于增加了停机时间，输送带在停机过程中的动态张力可以减至最小。此种特性极大地减轻了长距离、大运量带式输送机对带式输送机张紧装置的要求，使用普通的张紧装置就可以。通过该装置对带式输送机的保护作用，延长了带式输送机各种部件的使用寿命，保障了工作面的正常生产。另一方面，由于煤矿井下的煤尘比较多，在呼吸器和篮网过滤器等裸露部分，煤尘杂质比较容易进入，影响了压力油的性能和各过滤器、阀件的使用寿命。此外，该设备属于国际上在带式输送机软启动方面技术先进的设备，使用之前一定要进行职工培训，才能够提高日常维护的技能。 信息请登陆:输配电设备网
上一页 [1] [2] [3] 下一页
本文关键字：带式输送机 电工文摘，电工技术 - 电工文摘
