防爆变频器在煤矿井下胶带输送机上的应用

摘要：根据现代化煤矿发展趋势，结合南屯煤矿工作面开采实际情况，阐述了防爆变频器在井下胶带输送机上的应用，详细介绍了BPJ-400/1140型防爆变频器及其在胶带输送机应用中的优点。

关键词：防爆变频器；胶带输送机；软启动；变频调速

中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）08-01-01

0 概况

现代煤矿工作面开采设计逐步向工作面走向、倾向长度大、采高大、日产量大的方向发展，这就要求工作面配置胶带输送机运输量大，启动性能好。传统胶带输送机一般都采用工频拖动，液力耦合器、液粘软启、CST等方式进行软启动，以上软启动存在传动效率低、启动电冲击及机械冲击大、无法功率平衡等问题，造成了系统运行不经济；皮带和液力耦合器磨损严重，维修及维护成本高，存在着较大安全隐患。

南屯煤矿93下12工作面配置胶带输送机型号为DSJ-120/180/4×315，带宽1.2m，带速3.55 m/s，运输量1800t/h，输送机运输距离长且多电机驱动，为解决上述问题，对胶带输送机采用变频调速控制，决定安装BPJ-400/1140型防爆变频器。

1 防爆变频器介绍

1.1 防爆变频技术

当今的运动控制系统总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。而变频器作为系统的重要功率变换部件，可以提供可控的高性能变压变频的交流电源。随着交流变频调速技术的日趋成熟和完善，通用变频器得到了迅速广泛的应用，在煤矿井下有瓦斯、煤尘等爆炸危险的恶劣环境中，成功适用于胶带运输机、刮板运输机、风机、水泵及其它设备电机的变频调速。

1.2 防爆变频调速装置

BPJ-400/1140型防爆变频器采用全数字、矢量控制型变频调速装置为核心，结合防爆外壳及其它必要的电器组成，用于向交流电机供电，同时完成对电机启动、调速等控制过程，与主控台共同构成全数字、高性能的变频带式输送机电控系统。

1.2.1 自我诊断与保护功能

该防爆变频器具有液晶显示屏可方便监视变频器的运行状态、故障报警状态和功能设置的过程；具有完善的自我诊断能力，可在线监控系统运行状态，能够自动诊断缺相、欠压、过流、过载等50种以上故障。故障发生时，变频器自动采取相应的措施，并保存故障状态，帮助维护人员迅速找到故障原因，排除故障。

1.2.2 电压控制与限流功能

变频器具有宽广的输入电压范围，更适合国内电网条件，并且能够根据电压反馈，自动调节输出电压，使其不受电网电压和负载变化的影响，保护电机免受电压过高而导致的绝缘损伤。同时启动瞬间及运行时电流、力矩恒定不变（正常硬启动时瞬间启动电流是运行电流的5-7倍），避免了对开关自身电子元件的损坏，同时也减少了对电网的冲击。当变频器输出电流超过设定值，变频器将自动限制电流输出，避免变频器在加减速过程中或因负载突然变化而引起的过流保护，最大限度减少停机次数。

1.2.3 同步运行与自动功率平衡功能

该变频器具有良好的功率平衡效果，可保证在一同工作的变频器均处于正力做功状态，系统总效率高达96%以上。

四台变频器都设为多机运行，并且其中一台设为主机，另三台设为从机，变频器运行后，主机按给定频率运行，另三台跟随运行，四台变频器各自实时检测输出电流、电压等参数，经过内部运算获得电机的转差率、转速、功率等，这时从变频器再与主控变频器的相应运行参数进行比较，获得四机的运行偏差信号，经从机CPU运算后输出新的PWM控制信号，来调整从机的输出频率和功率，以实现变频器的同步运行和自动功率平衡。

2 防爆变频器在胶带输送机上的应用

2.1 实现胶带输送机软起动

运用变频器对皮带运输机进行驱动，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害，在重载启动时，皮带可以预涨紧，皮带不易打滑，避免了压死皮带事故发生。

2.2 降低设备的维护量

变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现皮带运输机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。相应的降低了维修费用。

2.3 方便皮带检修

采用变频调速后，可将皮带机运行速度降到很慢，解决了以前由于皮带机运行速度过快而难于检修皮带的问题，提高了皮带的检修效率；变频器可以控制皮带停车时瞬间停止，缓冲距离较短，在使用皮带机运输物料卸料、掐皮带找接头卡子或出现紧急情况等需要在指定位置停车时，给现场操作带来了很大便利，也提高了安全系数。

2.4 节约能源

通常情况下，煤矿用电机在设计过程中放的裕量比较大，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。由电机设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是效率最高、功率因数最佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。这是因为当轻载时，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。

3 结束语

胶带输送机采用变频调速装置后，整个系统减少了事故，提高了输送带的运行安全系数，保证了安全文明生产，真正体现了明显的安全和社会效益。相信在今后的煤矿发展中，矿用防爆变频开关必将作为矿用设备的新宠得到更为广泛的推广应用。

参考文献：

1、张选正 陈乐萌 《矿用防爆变频器和软启动器应用》 化学工业出版社 2012-1-1

2、祝龙记 张旭立 《防爆变频器在煤矿应用中的关键技术》 《工矿自动化》2012年02期

作者简介：

杨记琳（1985），男，助理工程师，2010年毕业于山东科技大学，现任兖矿集团南屯煤矿综采准备队技术员。