主斜井变频器改造

李玉玺

（义煤集团耿村煤矿 河南 渑池 472400）

我矿原来主斜井皮带采用高压（6000V）直接启动方式，电动机功率为400kW*3，带宽为1.2m，长度为1128m，运行速度为2m/s，输送量为660t/h。随着生产的需要，原皮带暴露出许多缺点。运输量小，不能满足矿上的生产需要，高压直接启动对电网、机械设备和皮带冲击很大，影响其使用寿命，增加检修时间。且有时煤量大会发生皮带“压死”，即停机后皮带会无法启动的现象。主斜井是我矿原煤运输的咽喉部位，所有的这一切使主斜井严重影响我矿的正常生产，为了改变这种现象，我们经过反复的比较、考察，决定将主斜井皮带电控系统更换为变频软启动。变频启动具有启动平滑，对电网、设备等冲击小，而且由于慢速启动转矩大，不易造皮带“压死”。我们对主斜井进行了改造时。采用低压变频技术，把6000V的供电电压通过隔离降压变压器变为660V的低电压，进入变频器后来驱动主斜井皮带的电机。电机功率改为485kW*3，运行速度提高为2.5m/m，输送量就提高到800t/h。

1 主要设备

（1）隔离降压变压器

型号为ZTSFGN-2200/6一台 北京新华都

（2）变频器

型号为ACS800-04-0610-7三台 瑞典ABB公司生产

（3）变频电动机

型号为YP400L-6P三台 南阳防爆电机厂

（4）控制柜

型号为KTW3-380

控制柜主要由PLC（日本三菱）UPS、直流电源（包括本安电源和开关电源）中间继电器等组成；PLC和变频器之间通过现场总线（以太网）数字及模拟输入输出口交换数据，来控制变频器的起停、给定和三台变频器之间的功率平衡；同时，控制柜采集皮带机沿线保护信号和发出开车预告信号，从而实现自动控制和各种保护。控制柜上设皮带正反转工作方式选择开关，在换带等特殊工作要求时使用（也有自动、检修和手动三种方式）双PLC系统，PLC1完成系统主要功能和大部分保护功能，PLC2完成系统监控功能，两套PLC相互冗余，其中一台出现故障后，另一台应能负担全部控制功能。

（5）操作台

型号为KTW3-24

操作台主要有按纽、指示灯、转换开关和触摸屏组成;触摸屏和控制柜中的PLC通过RS-232口进行数据交换，在触摸屏上就可以修改PLC中的有关参数（如变频器的上升时间、三台电动机的功率差异等）及显示皮带机的主要参数（如电机电压、电机电流、皮带速度、跑偏和拉线传感器的对位显示）

（6）高压开关柜

型号为KYN28

2 各种保护

考虑到皮带机的安全运行，整套皮带机配有以下各种保护：

（1）跑偏、拉线保护：跑偏开关400米一对，拉线开关每隔100米设置一个。

（2）语言信号系统：皮带沿线每隔100米设置一台语言信号装置，既可以作为启动预告、故障报警，又可以进行通话联络。

（3）纵撕保护：作为皮带发生纵向撕裂时的保护。

（4）烟雾保护：在机头集中驱动处设置烟雾传感器。

（5）煤位保护：在机头煤仓设高低煤位传感器。

（6）超温洒水、防尘洒水、打滑保护、张力下降保护等。

3 工作方式

考虑到皮带机的调试及检修的需要，我们设置了皮带的各种工作方式，便于在不同的情况下，可以更好的利用主斜井皮带。

（1）自动方式

在自动方式下，当司机按下启动按纽后，按照PLC中预先设置的程序，电控装置首先打开三台制动闸，接着给变频器启动信号和给定信号，三台变频器一台设置为主机，另两台设置为从机，从机跟随主机，从而达到功率平衡；在变频器设置的上升时间内电机转速由低速达到额定速度，从而完成皮带的软启动，停止过程相反皮带沿线传感器投入使用。

（2）检修方式

在检修方式下，皮带机处于慢速运行状态（由变频器设置的上限频率决定）检修方式主要在验带时使用；皮带机的各种保护传感器（除拉线保护外）投入使用。

（3）手动方式

手动方式主要用于系统初期调试换带和当控制核心（PLC）发生故障时，通过操作台上的按纽信号来控制变频器的启动和给定；三台变频器可以分别起停，皮带机各种保护传感器（除拉线保护外）不投入使用。

4 系统的主要功能

（1）系统电磁干扰、谐波污染符合国家规定，谐波分量小于5%。

（2）具有故障记忆功能，记忆100次故障信息和最后一次故障信息参数。

（3）系统按照4台电机拖动方式设计（包括控制柜、操作台等）程序设计为一台主机、三台丛机，主要为后期增加一台驱动装置及控制装置预留PLC通讯接口。

5 改造及使用

（1）改造

在改造中有许多工作要做，新电机的中心高、底座尺寸及电机和减速器的联轴节都发生了变化，原电控系统要全部拆除更换为新的电控系统，皮带沿线要安装许多保护等。为了缩短改造时的停机时间，我们提前做好电机的底座，并使电机和减速器的中心高一致，加工好新的联轴节，我们把原电控系统先移至一边，在不影响开机的情况下，先安装新电控的变压器、高压开关柜、高压启动柜、变频器，利用平时的检修时间安装好沿线的保护，并且连接好新电控系统的二次线。当停机改造时，只需安装新电机底座及联轴节，并调整其间隙符合标准，连接一次线，移出旧设备。由于准备工作做得好，我们只停机了三天，就改造完主斜井的电控并调试成功。

（2）使用

原主斜井皮带采用高压（6000V）直接启动方式对电网和机械设备的冲击较大、对皮带接头的冲击也较大，影响其使用寿命。采用变频启动后，由于变频启动时，皮带速度可以缓慢上升，启动平滑，对电网和机械设备的冲击较小，同时也延长了皮带接头的使用寿命，减少了检修时间，提高了开机率。皮带机功率及速度提升后，运输量得到了提高，现在输送量为800t/h每一小时多出原煤140t，按每天运转20小时，每年运转330天计，每年可多出原煤140*20*330=92.4万吨。在触摸屏上就可以对PLC的有关参数进行修改，改变了以往的必须用电脑通过专用数据线才能修改参数的不便，修改参数简单、方便，在设备发生故障时，可以尽快的修复，减少了停机时间，使设备的利用率得到提高。同时在触摸屏上可以直观的显示出电机、风机电机、电磁闸等的开停情况及电机电压、电流等参数，使皮带司机能及时掌握皮带机的运行状况。