对三种大功率带式输送机驱动方式优缺点的分析.pdf

2 0 1 0 年第3 期煤矿机电 9 l 对三种大功率带式输送机驱动方式优缺点的分析 王朋炜 平朔煤业公司井工一矿 山西朔州0 3 6 0 0 0 摘要 根据平朔井工一矿生产现场的实际应用情况 对三种不同驱动方式的大功率 大运量 长 运距带武输送机做出分析 说明其适用范围及适用地点 以期对该型设备的选型提供一些参考建 议 关键词 带武输送机 驱动系统 优缺点分析 中图分类号 T D 5 2 8 1文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 1 0 0 3 0 0 9 l 0 3 A n a l y s j SO ft h eA d V a n t a g e Sa n dD is a d V a n t a g e sO fD r V e nM O d e o nt h eT h r e eK in d so fH e a V y p o w e rB e I tC o n V e y o r W A P GP e n g e i N o 1U n d e E 目r o u n dM i舱 P in g s h u oC 0 a lI n d u s t r yC o L t d S h u o z h 0 3 6 0 0 0 C l l i舱 A b s t r a ct F b rt h et h r e et y p eo fh e a v y p o w e r l a r g e ca p a cit ya n dl o n g d is t a r l ceb e hco n v e y o r s b yt h e 神t u a l 印p l ica t io ninm in ef ie l do fN o 1U n d e r g m u n dC o a lM in eo fP in g s h u o a 弛a n a l y 孢dint l l et h r e ed i由f e r e n td r iv e n m o d e s a r ecl 砌ie dinm es co p e sa n dco n d it io n s0 f 叩p l ica t io nw it hav ie wt op r o v id er e f 毛r e n cep m p o s it io nt ot h e s e l e ct io no ft h em o d e so fe q u ip m e n t K e y w o r d s b e l tco n V e y o r 幽v es y s t e m a d v a n t a g e sa n dd is a d v a n t a g e s 肌a l y s is 姐蟮 1 主斜井采用的带式输送机其带宽为1 6 一 m 带速4 5I n s 输送能力35 0 0t h 输送长度 平朔煤业公司井工一矿隶属于国资委下属的中 18 1 2m 安装倾角o 一1 2 驱动方式为高压断路 央企业 中煤能源集团有限责任公司 该矿年产器柜 变频变压器 西门子中压变频器 西门子中 煤炭l5 0 0 万t 主斜井带式输送机驱动装置使用西 压变频电机 S E w 减速机形式 使用西门子s I M O 门子中压变频调速装置 综采工作面主运顺槽带式 V E R TM V 中压变频器四台 三用一备 型号为 输送机采用道奇公司的液体粘性调速装置 cs T 6 s E 8 0 0 1 交一直一交型 工作电压23 0 0V 额定 井下九煤及四煤大巷带式输送机采用德国福伊特电流3 5 0A 单台输出功率为l2 5 0k w 驱动电机采 V O I T H 调速型液力偶合器 这三种装置都能实用l L A l 5 0 0 4 P V D D 型西门子中压变频电机四台 现输送机软起动要求 但它们有各自的优缺点 三用一备 单机功率均为10 7 0k w 2 0 0 4 年7 月 上接第9 0 页 参考文献 1 樊晋予 余发山 崔立志 基于G s M 模块的无线远程抄表系统 4结语 现场控制模块研究 J 河南理工大学学报 自然科学版 2 0 0 6 2 短信伺服器经运行情况表明 系统运行稳定 能 2 史延龄 吴强 邹来智 基于v 嘶 o 和串行口的水位监控系统 及时发送短信至相应责任人 起到了良好的提醒作 J 仪表技术 2 0 0 9 4 用 使煤矿机电设备周期性检修预警管理系统更加 作者简介 徐晓明 1 9 6 2 一 男 工程师 2 0 0 1 年毕业于河南理工 完善和高效 主萎喜至戮自动化专业 长期从事煤矿机电技术及管理工作 收穑日期 2 0 1 0 0 l 一2 2 责任编辑 姚克 9 2 煤矿机电 加1 0 年第3 期 投入运行 驱动装置布置如图l 所示 图l 变频驱动装置布置图 2 综采工作面主运顺槽带式输送机带宽为 1 4m 带速4 5n s 输送能力25 0 0t h 最长输送 长度25 0 0m 随工作面推进而缩短 巷道起伏不 大 驱动方式为高压断路器柜 高压电机 1 0k V C S T 形式 驱动单元为前后布置 两驱 电机选 用佳木斯电机厂生产的Y B 6 3 0 S 2 4 型 单机功率均 为6 3 0k W 驱动装置布置如图2 所示 卸载滚筒驱动滚筒驱动滚筒 图2C S T 驱动装置布置图 3 太西九煤大巷带式输送机带宽为1 6m 带速4 5I n s 输送能力35 0 0 h 输送长度25 0 0 m 巷道起伏不大 驱动方式为高压断路器柜 高 压电机 1 0k V 福伊特 V O I T H 调速型液力偶合 器 s E w 减速机驱动方式 四驱 三用一备 电机 选用佳木斯电机厂生产的Y B 7 1 0 M 1 4 型电机 三 用一备 单机功率均为l1 2 0k w 2 0 0 8 年9 月投 入运行 驱动装置布置如图3 所示 2 三种驱动方式优缺点比较 1 变频调速装置 变频调速装置的核心部件为变频器 其原理为 先将三相交流电进行全桥整流 使其变为直流电 再 将该直流电通过逆变装置变为交流电 在逆变部 分 控制频率的变化 实现变频控制 井工一矿通过这些年的运行 认为该变频调速 控制装置有以下优点 起动速度斜率可调 软起动 图3 调速型液力偶合器驱动装置布置图 软制动性能良好 可根据负载情况调速 节能效果明 显 无运行功率损耗 能够实现多台驱动电机之间的 功率平衡 但参数设置较为复杂 功率平衡的精度 可以达到2 以内 且能够完成功率平衡和速度同 步 响应速度快 控制精度高 调速性能好 可以在 l o 一1 0 0 范围内的任意速度下长期运行 能够实 现长时间慢速验带 采用先进的矢量控制技术 能够 保证有足够大的起动转矩 起动转矩可达1 5 0 能 实现1 5 倍的重载起动 满足恒转矩负载驱动的 要求 结构简单 采用电机 减速器 驱动滚筒的驱 动方式 占地面积小 但需要有单独的变频器室 每台主电机的起动电流均可以控制在额定电流范围 之内 对电网没有任何冲击 有较强的电网电压波动 适应能力 在电网电压瞬时下降至7 0 的情况下 变频器仍能继续工作而不跳电 此外 保护功能十分 齐全 有过电压 过电流 欠电压 缺相 变频器过载 变频器过热 电机过载 输出接地 输出短路等保护 功能 但也存在以下缺点 无法实现多台电机的分时 空载起动 产生谐波影响 输出波形不是纯正的正弦 波 污染电网 受防爆外壳的限制 井下使用变频器 的容量一般在钧ok W l1 4 0V 以下 而且功率平衡 及其它参数的初始设置 调节较为困难 在运行过程 中偶尔会发生参数或地址丢失现象 导致设备停机 或运行不稳定 或造成相关驱动电机之间运行不匹 配 严重时会导致减速机内齿轮损坏 变频器原理复 杂 使用维护要求高 对现场运行 维护人员的水平 素质要求较高 对环境的温度及清洁度要求较高 需 要定期除尘 同时大功率器件 I G B T 的发热也是问 题 温度较高的季节必须采取专门的降温措施 维修 成本较高 2 0 l O 年第3 期煤矿机电 9 3 2 液体粘性调速装置 C S T 差动轮系液体粘性调速装置 C s T 是利用油膜 的动力粘性 通过调节摩擦片之间的油压来调节输 出轴的转速 达到输送机的可控起动 经现场使用表明 该C s T 装置有以下优点 可 控起动性能较好 传动效率较高 响应快 精度高 可 以变速运行 在起动稳定性方面 C S T 可控起动的加 速度最低可以达0 0 5 s 2 偶合片和减速器在 个 整体内 体积小 占地少 无需再配减速机 但电气 及P L C 控制设备较调速型液力偶合器多 在额定 带速运行时 滑差消耗小 驱动主电机可实现分时 空载起动 对电网冲击小 可以实现多台驱动电机之 间的功率平衡 能够实现可控停车 cS T 驱动的缺点是 因cS T 工作原理而存在滑 差损耗 必须配套可靠的热交换设备 如小型风扇 等 C s T 在功率平衡时要求主驱动与从驱动间具有 差转的区别 采用中间驱动时 头部驱动站与中间驱 动站之间难以实现功率平衡 低速运行发热量大 无 法在低速段长期运行 不能实现低速验带 只能实现 能量传递 不能实现节能运行 无法实现根据煤量自 动调节皮带运行速度 使用维护较复杂 运行成本较 高 初期投资大 在技术管理 日常维护 经济承受能 力等方面都存在一定的困难 另外 C s T 装置对油的 粘度和清洁度要求特别高 零部件加工精度要求高 结构较复杂 产品依赖进口 价格昂贵 3 调速型液力偶合器 调速型液力偶合器本身的机械特性是非线性 的 因受多种复杂因素的影响 它的控制特性精度较 差 另外 其固有缺点是传动效率低 还需要专门的 冷却装置给液体降温 调速型液力偶合器通过调节 偶合器内部工作腔的充液量来改变输出轴的转速和 扭矩 达到输送机可控起动及多机功率平衡 调速型液力偶合器有以下优点 系统结构简单 占地面积小 主电机可实现分时空载起动 对电网冲 击小 可以实现多台驱动电机之间的功率平衡 可调 节起动速率斜率 软起动性能良好 起动时间能够延 长到数分钟 运行维护简单 可以实现长时间慢速验 带 电气设备少 只有P L c控制箱 操作台 对维护 人员的电气水平要求相对较低 但也存在以下缺点 驱动单元体积较大 需配 减速机 动态响应速度慢 功率平衡精度低 存在 滑差损耗 总体效率稍低 必须配套可靠的热交换设 备 用水冷时需制作占地面积较大的专用水箱 隔一 日换一次水 防止水箱箱体 管路结垢 必要时需加 过滤器 系统环节较多 结构相对复杂 且无法实 现根据煤量调节输送带运行速度 三种驱动方式运行性能比较见表l 表1 三种驱动方式性能比较 3 结语 1 大功率变频调速装置目前尚未解决防爆问 题 因而无法应用于煤矿井下 因此适用于无防爆要 求的环境中 如果位于地面 无防爆要求时 使用变 频调速控制装置 可以实现大扭矩起动 满足重载起 动要求 同时又可节能运行 与P L C 控制系统配 合 实现按煤量大小自动调节运行速度 优化运行模 式 实现节能运行 2 在目前尚无法解决大功率变频调速装置防 爆 内部I G B T 元件散热问题的情况下 建议使用调 速型液力偶合器 我矿通过对德国福伊特可控调速 型液力偶合器增加闭环控制反馈系统后 可以实现 输送机整机起动时间按需调整 能够将起动加速度 控制在 O 3 s 2 范围内 使用效果良好 3 液体粘性调速器 C S T 驱动方式只能实现 电机空载起动 不能实现低速验带功能 且运行 维 护成本较高 系统较为复杂 我矿正逐步淘汰 参考文献 1 蒋卫良 带式输送机的现