调频调压软启动器在煤矿综采刮板输送机上的应用

摘要：主要讨论了调频软启动器在刮板机上的应用，论述了刮板输送机的启动对软启动装置的技术要求，提出了解决问题的方法。

关键词：刮板输送机 软启动 堵转 自测负荷适时突跳启动

1 概述

目前，我国煤矿综采工作面刮板输送机启动中，为减小启动冲击，实现顺利启动，主要以双速电机启动为主，少数采用采用限矩型液力耦合器。现使用的启动方式存在以下缺点：

1.1 限矩型液力耦合器与电动机和减速器直接连接，在高速旋转时，因偏心的存在易产生较大的径向负荷，造成电动机和减速器的损坏；液力耦合器与轴紧密结合，拆卸和安装都非常困难，维修更换时间较长，故障影响生产的时间长，因此，液力耦合器故障占到刮板输送机故障的60%以上。

1.2 双速电动机驱动系统目前在我国煤矿的刮板输送机中应用较多，从启动到额定转速分为二级进行，转速转换过程中存在二次机械与电流冲击；这种方式还需要专门的双绕组电机、双电缆、双回路开关，每台电机供电控制系统相当于2台电机的配置；在地质条件复杂，压力大的巷道中，系统庞大而复杂，电缆根数多，造成故障点增多，设备移动困难。

1.3 综采工作面刮板输送机工作条件恶劣，存在停车的随时性。刮板输送机链条、刮板运动的静摩擦力很大，特别是刮板输送机停机后，还有片帮煤给输送机加载，产生“压溜”，造成设备难启动。井下由受到了电网容量的限制、空间的限制，同时由处于爆炸性气体与煤尘的环境中，使解决井下大型运输设备的重载启动问题更加艰难。重载难启动和过大的动负载，经常出现烧电机、断链条、打齿、滚键、损坏传动件等设备故障。更为严重的是，长达200—250米的刮板输送机在重载不能启动时，又不得不人工卸一部分才可启动运行，然后再人工装到运输设备上，极易造成停产事故。现在我国不少煤矿采用了利用晶闸管交流调压技术制作的软启动器，其特点是电动机的转矩近似与定子电压的平方成正比，降压启动会使电动机启动扭矩损失很大，因此，降压软启动器在综采工作面刮板输送机上的使用存在着很大的缺点。内蒙古鄂尔多斯电力冶金有限责任公司阿尔巴斯煤矿在2901综采工作面上应用了太原惠特科技有限公司研制的QJT-250/1140型调频调压软启动器，取得了显著的效果。

2 鄂煤集团阿尔巴斯煤矿2901综采工作面条件和设备配置情况

阿尔巴斯煤矿是鄂尔多斯电力冶金集团有限责任公司煤炭集团投产的第一对年产200万吨的大型现代化矿井，2901综采工作面位于运输下山以西940m，地质构造相对复杂，工作面倾斜长度为170m，可采平均走向长度为750m，采高3.33m，容重为1.5吨/m3，可采储量为564300吨，工作面平均月产8万吨，最高月产10.5万吨。鄂煤集团阿尔巴斯煤矿使用的SGZ-764/630型刮板输送机的驱动方式为单速电机与限矩型液力耦合器驱动，其控制方式采用两台QJT-400/1140的电气软启动开关控制两台315KW的电动机，顺槽转载机和皮带机采用两台QJT-250/1140（660）的电气软启动开关，自工作面试生产以来，运行情况良好可靠，基本无故障。

2901综采工作面的主要配套设备：

液压支架 ZZ4800/19/42 107架

乳化液泵站WRB-400/31.51套

刮板输送机SGZ764/6301台

采煤机MGTY300/730-1.1D1台

转载机SZZ830/2001台

移动变电站KBSGZY-1600/10 1台

移动变电站KBSGZY-1250/10 1台

软启动开关QJT-400/11402台

软启动开关QJT-250/1140（660V）2台

3 被控工作面刮板输送机的主要技术参数

型号SGZ-764/630

设计长度200m

功率315KW×2

电压1140V，50hz

电流190A

输送能力1000t/h

刮板链速度 1.28m/s

刮板链形式 中双链

园环链规格30×108mm

中部槽规格 （长×宽×高）1500×724×290mm

卸载方式端卸

机尾伸缩量 300mm

紧链方式阻链器-闸盘紧链及伸缩机尾辅助紧链

4 调频调压软启动器的主要技术参数

型号 QJT-400（250）/1140（660）

工作方式 真空接触器旁路

额定电压 三相，1140V（660V）

额定电流 250A（真空接触器、换向器、主回路等按400A容量配套）

功率单元容量/耐压1000A/4200V

配接电机功率 630KW（2×315KW）

启动时间 0—60s依负荷惯性自动调整

启动方式和最大启动扭矩电流反馈启动方式时≥1倍电机额定转矩；强力矩启动方式时≥1.4倍电机额定转矩（调频）

防爆标志 Exd[ib]

防爆方式 矿用隔爆兼本质安全型

中文液晶显示器显示设定参数和运行参数状态

S7-200西门子可编程控制器可设定双电机启动延时及控制回路的控制功能

5 调频调压软启动器的主要特点

5.1 可控硅调频软启动器和真空磁力启动器集成在一起，减少了设备数量，在开关设备列车上减少空间使用；减少了设备之间的连接，可靠性提高，使用方便简洁；接线装置减少，环节少，故障率极低。

5.2 启动方式有3种：调频、调压、突调＋调压，推荐选用“突调＋调压”方式。

5.3 在软启动过程的任何阶段电动机发生堵转连续时间达到5s自动停机。

5.4 自测负荷适时启动，综采刮板输送机启动过程中，启动阻力不是线性变化的，也不是一个恒定值。刮板输送机启动过程中启动过程中的阻力变化与刮板输送机的铺设长度、链条的预紧度、刮板机的弯曲情况及物料在刮板机上的分布等因素有关。通过对刮板输送机启动过程中阻力变化的规律进行分析，制定启动策略，启动过程为Iq（初始值）-4Ie-全压突跳500ms-4Ie-若Iq=4Ie，5s时间Iq无变化停机，否则，正常启动。一般的晶闸管调压软启动器采取定时突跳启动，无法在刮板输送机启动中发挥最佳作用甚至不起作用。本软启动器采用自测负荷状态适时突跳启动，用于克服启动时的最大阻力和惯性，启动能力大。

5.5 操作回路采用双线操作，具有完善的开路、短路保护功能。控制回路的设计采用了全数字控制电路，功能设定方便。采用中文液晶显示器，可以显示设定状态、参数、运行和操作状态、参数，各种故障信息，方便了设备维护。

6 应用效果

2007年9月—2008年5月鄂尔多斯电力冶金公司阿尔巴斯煤矿综采工作面刮板输送机应用太原惠特调频调压软启动器与应用电光防爆软启动器相比，开关事故统计对比见表1

7 结论

太原惠特科技有限公司研制的QJT-250/1140（660）型调频调压软启动器，利用晶闸管交流调压技术， 配合一定的启动方式，集软启动和真空磁力启动器于一体，应用于综采刮板输送机取得了较好的效果，在阿尔巴斯煤矿使用9个月来，故障率极低，效益十分明显，而且刮板输送机的维修成本较低，因此，该产品在煤矿具有很好的推广应用前景。

作者简介：张宝良，男，山西省平遥县人，大学本科文化，机电工程师，原在山西焦煤汾西矿业集团新阳矿机电区工作，现在内蒙古鄂尔多斯电力冶金有限责任公司煤炭产业集团工作，担任阿尔巴斯煤矿机电副矿长，主要从事煤矿机电技术与管理工作，针对阿尔巴斯煤矿投产后机电设备运行存在的先天性不足情况，亲自组织实施了22项机电技术改造项目，消除了机电制约煤矿生产的瓶颈，并在省部级科技刊物上发表技术论文多篇。