刮板機高壓變頻器方案

關鍵詞:煤礦、刮板機、綜采,磁鏈閉環、下垂控制。
【概述】長期以來,煤礦由于受復雜的生產條件和環境影響,加之今年煤礦行業的市場萎縮,如何以技術進步和技術創新為先導,降低企業的生產成本,提高勞動生產率是煤炭生產企業需要解決的迫切課題。

煤炭刮板機是煤礦的四大主要設備之一膠帶輸送機系統的一部分(四大件即:空氣壓縮機、主排水泵、主通風機、鋼絲繩牽引或膠帶輸送機)。神華集團包頭某煤礦,礦區面積67.5453平方公里,礦井開采深度由1480米至940米,年產600萬噸。由于原刮板機液力耦合器傳動系統陳舊及維護啟動繁瑣,今采用匯川技術CM3000三合一變頻器進行改造(此刮板機有三個驅動電機),拆除原液力耦合器系統,改造后使得系統操作簡便,幾乎免維護,提高了系統效率及電網功率因數且有一定節能效果,同時達到軟起和無極調速的目的,避免了直接啟動對電動機及刮板鏈的應力,防止其斷裂。


一、設備工況介紹
刮板輸送機的運輸能力不受貨載的塊度和濕度影響,機身高度小,便于裝載,機身伸長或縮短方便,移置容易,機體堅固,能用于爆破裝煤的工作面,也能與采煤機和自移式液壓支架組成綜采工作面。因此在煤礦井下采掘工作面及機風巷中得到廣泛應用,成為礦井煤炭運輸環節中必不可少的主要運輸設備。刮板輸送機能否正常運轉,直接影響工作面的生產能力和進度,對提高產量,具有極為重要的現實意義。
1、刮板機的運行原理
刮板輸送機由機頭部(包括電動機、傳動裝置、鏈輪組件等)、機身部溜槽(包括中部槽、調節槽、連接槽)、刮板、鏈條、機尾部、以及裝于溜槽兩側的附屬裝置(包括擋煤板、鏟煤板、電纜槽)等組成,如下圖1。
刮板輸送機是一種鏈傳動輸送機械,電動機將電能轉換為機械能,帶動主動鏈輪、改向鏈輪及鏈條實現環形運轉,將裝在溜槽中的煤運到機頭處卸下。傳動過程中,鏈條在主動鏈輪和改向鏈輪上圍包形成多邊形,主動鏈輪勻速運行時,鏈條和改向鏈輪呈周期性變化,因此運行中存在周期波動及沖擊負荷,傳輸速度較低。
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圖1、刮板機輸送機系統圖


圖2、綜采系統圖


2、刮板機的原啟動方式
煤礦現場刮板機為中煤張家口煤礦機械有限公司中雙鏈式三驅刮板機,型號為SGZ1250/3000,驅動電機為3*1000KW,機頭兩電機一臺平行樣刮板機擺放,一臺垂直刮板機擺放,機尾一臺電機平行刮板機擺放。變頻器到機頭的動力電纜長度為300m*(3*95mm),到機尾的動力電纜長度為580m*(3*95mm)。
刮板輸送機多存在重載啟動,啟動過程中沖擊載荷對鏈條及鏈輪均造成較大的應力作用,易造成設備啟動困難,常引起斷鏈及影響同線路其他設備正常運行等事故的發生。為此刮板輸送機的啟動技術從傳統的直接啟動發展到軟啟動技術。
▲原刮板機啟動方式:
采用德國福伊特閥控充液式液力耦合器(TTT)啟動調速。
▲TTT驅動原理:
閥控雙腔調速型液力耦合器電動機帶動耦合器內的泵輪轉動,從而帶動內腔的水旋轉,旋轉的水推動透平輪轉動,從而輸出轉速與轉矩。
當耦合器內無液體時,透平輪不旋轉,輸出轉速為零。當耦合器中的液體達到額定充液量時,輸出額定的轉速與轉矩。不同的充液量則會產生不同的輸出轉速與轉矩,由此實現軟起動,屬于液力傳動軟起動器。啟動時,控制注水電磁閥加水。運行時,監測液體溫度,控制液位,由于受冷卻系統的限制,不能長期低速運行。
▲TTT驅動優點:
  • 能在空載時順利啟動電機
  • 啟動轉矩從零平穩增加到啟動力矩
  • 工作中驅動負荷基本平衡
  • 具有智能控制,可實現鏈條張緊及慢速之類的特殊模式
▲驅動結構:
電動機-TTT-減速器-驅動鏈輪
▲原驅動結構存在的問題:
  • 重載時啟動電流大,啟動轉矩較小
  • 電動機及鏈條承受較大的啟動應力
  • 對供水水質水壓要求嚴格,維護成本高
  • 原液耦維護操作繁瑣,效率低,功率因數低
  • 故障率高,通過現場采集監測,原TTT系統每30分鐘左右要停機維護一次,嚴重影響生產的效率

圖3 原液耦驅動結構現場圖


系統相關參數:

刮板機參數

刮板機型號

SGZ1250/3000

驅動電機數

3

傳輸長度

300m

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