浅析矿用隔爆兼本质安全型变频器的应用

[摘 要]在煤矿生产中，煤矿井下皮带运输机的作用非常重要。但在生产过程中常常会遇到各种各样的问题，在采煤机械化程度越来越高的背景下，为了满足原煤运输的需要，应对矿用主斜井皮带机的驱动装置进行优化改造。笔者在本文中，分析了矿用隔爆兼本质安全型变频器在皮带运输机改造中的应用方案，有效满足了生产的需要。

[关键词]矿用隔爆；安全型；变频装备

中图分类号：DF462 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）36-0394-01

近年来，由于煤矿生产机械化程度逐年提高，因此，按照实际的生产需求，应对采煤设备进行优化升级改造。在煤矿的生产过程中，井下皮带运输机在原煤外运上发挥着重要的作用。因此，探讨矿用隔爆兼本质安全型变频设备在井下皮带机上的应用，意义重大。在本文中，笔者从方案优化、设备升级等方面做了分析。

一、主斜井皮带机的应用方案

要想主斜井皮带机运输能力得到增强，需对皮带运输机的驱动系统进行优化。煤矿皮带机的驱动装置之前一般采用磁力启动或软启动，功率小，重载启动困难，对电网冲击比较大，且维护不便。在电力电子技术快速发展的背景下，出现了一种全新、高精度且可编程的矿用隔爆兼本质安全型变频器，在调速性能和节能上具有很大的优越性。

该变频装置采用了先进的交-直-交变频控制技术，具有多种控制模式供选择，调速范围广、调速灵活方便、抗干扰能力强、使用寿命长，采用彩色大屏幕液晶人机界面，实现数据、参数、运行状态、故障类型的直观显示，运行工况一目了然，是井下变频调速装置的最佳选择。

另外，该变频装置具有起动电流小、起动平稳、节能效果显著、可频繁起动等优点。该变频器在皮带机上应用之后，在软启动、软停车等方面更加的平稳、可靠；二是在启动和加速过程中，由于冲击电流小，因此降低了对电网的冲击，降低了工作人员的工作量。三是安全保护功能齐全，不仅包括过压、欠压和短路等保护，还包括等速、超速和定点超速等保护；四是带有抱闸制动方式、回馈制动等。

二、矿用隔爆兼本质安全型变频器在井下皮带运输机上的应用

（一）变频器

ZJT-400/1140交流变频调速装置采用了第四代IGBT，控制核心为16位单片机，主要的特点包括高输出距离、噪音低、电磁干扰小等。该类型的变频调速范围也更大，调节精度更高，变频调节的精度通常为0.01Hz，因此可较好满足皮带运输机的加速、减速和无极调速的需要。在使用变频器之后，电机实现了真正的软启动、平滑调速。由于具有转子串电阻调速，因此可减少转差率，提高电功率公因数。

此外，由于变频器可通过软件操作，可方便地改变输出转矩，也就是调整转矩补偿曲线，以及加减速时间、上下限频率和目标频率等。最后，变频器还具有很强大的兼容功能，可按照使用的需要来进行功能上的组合设置或者修改参数，以及进行动态调整，也能够通过端子排控制，实现多机同步控制，从而满足煤矿井下长距离大坡度皮带机多电机驱动的要求。

（二）调速原理

皮带机一般是通过驱动轮毂，靠摩擦牵引皮带来运动，这样皮带张力就会发生变形，在摩擦力带动物体的支撑下进行辊轮式运动。皮带本身是一种有弹性的储能材料，在皮带机停止和运行时都会储存大量的势能，这就决定了皮带机在启动时需采用一种平滑启动方式，变频调速是通过进一步改变电源的频率来实现速度的有效调节，因其具有调速平稳性好、瞬态稳定性高、节能等的特性被越来越受到重视。随着变频调速技术的进一步成熟，变频调速装置在皮带运输设备上的应用也越来越广泛。

（三）制动控制

变频器在皮带机应用之后，采用回馈控制制动和抱闸制动结合方式，回馈制动利用皮带机减速中残生的能量。变频器的制动是通过回馈单元实现的，为软制动，可防止机械冲击与超速下滑。为了防止跑偏、滑溜等事故，可实施抱死制动，一般在完全停车时使用，在到达停车位置时，PLC可对变频器发出停车信号。与此同时，抱闸制动可发出制动信号，来完成抱闸制动，如果发生跑偏事故，则可实施紧急抱闸制动，实现了开关的性能的提升。

在变频器应用之前，使用的是300A的开关，主要的特点为全压直接启动负载、但对电路的保护不够，主要是因为对电网和负载造成的冲击较大。最后为机械驱动部分，原有四台250千瓦的主电机、四台减速器等，由于占用的空间比较大，结构异常复杂、其漏油比较频繁等。因此，需要花费大量的人力、物力进行维修。但升级改造之后的设备性能得到了很大的改善，四台315千瓦的电动机，可实现胶带平稳的运行，不仅省去了耦合器等设备，而且还节省了原有减速器的储油空间，从而方便了设备的检修和保养。此外，在优化改造中另外增加了一个水箱循环冷却系统，增加这一系统之后，不仅使得系统的电机、减速器等的散热性能更为良好，同时使其性能更加稳定，原来传送速度为3.15m/s，而改造之后的速度为3.5m/s。而胶带的运输能力也从原来的700t/h，提升到现在的900t/h。因此，冷却循环系统为双高工作面和大采高工作面的出煤提供了良好的运输条件。

结语

本质安全型变频装备研发成功之后，在煤矿主斜井中的运行实践表明，该装备具有安全、高效和简单便捷的特点，使得操控更为可靠，应用效果更加良好。使用1年之后，生产队的产量增加1倍，即一个机械化程度较高的综采面的产量，全年增加的产量达到了60万t，经济效益显著。

参考文献

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