基于变频控制的带式输送机系统

李涛

（云南省小龙潭矿务局，云南 开远 661600）

机电与自动化

基于变频控制的带式输送机系统

李涛

（云南省小龙潭矿务局，云南 开远 661600）

介绍了基于变频控制的带式输送机系统在露天煤矿的运用，并对该系统使用管理过程中的维护要点进行说明。为矿用变频带式输送机系统的合理使用及降低故障率奠定了基础，并对矿用变频带式输送机系统的使用具有一定的借鉴作用。

带式输送机；变频器；维护

Abstract:This article introduces the application of belt conveyor system based on frequency conversion control in open-pit coal mine,and explains the maintenance points of the system in the use management process,which lays a foundation for the rational use of the variable frequency belt conveyor system and the reduction of the failure rate,and has a certain reference for the use unit of themine variable frequency belt conveyor system.

Key words:belt conveyor;frequency converter;maintenance

0 引言

布沼坝露天矿目前具有剥离及采煤2个半连续胶带系统，共涉及14条带式输送机。2010年开始，布沼坝露天矿逐渐采用变频带式输送机系统替代了传统的窜电阻驱动系统。到目前位置共完成了11条带式输送机的改造。其中涉及到了低压变频、中压变频两种电压系统，共涉及的品牌为丹弗斯、西门子、安邦信。以404#带式输送机系统为例，对矿用变频带式输送机系统进行介绍，并结合布沼坝露天矿在使用管理过程中的维护要点进行说明。

1 拖动系统的选择

404#带式输送机带宽1.2 m，带速为4 m/s，运输能力为2 400 t/h，水平长度608.533 m，提升高度96.6 m，头部驱动，配3台800 kW驱动电机。电机参数见表1。

表1 404#带式输送机配套电机参数

根据电机功率原则及工况要求，选择西门子完美无谐波GH180中压变频器，其参数如下：①输出电压范围 0～6 000 V；②输出频率范围0～50 Hz；③额定输出电流126 A；④变压器容量1 450 kVA；⑤控制方式为矢量控制；⑥冷却方式为强迫风冷；⑦防护等级IP42。

2 系统介绍

2.1 驱动系统

本系统采用的是三机驱动，其驱动系统工艺如图1所示。

1）驱动滚动。1#、2#、3#电机单独驱动，共同提供整条胶带的驱动力。1#、2#电机共同使用一个驱动滚筒，3#电机单独使用一个驱动滚筒。

图1 驱动系统工艺图

2）液压张紧装置。安装在胶带的尾部，主要作用是在启动时张紧下胶带，增强驱动滚筒与下胶带之间的摩擦力[1]。

3）电动清扫器。由于运输的土石在雨季是潮湿的，胶带在机头下完料后，上面仍然残留一些物料，这时候就需要清扫器将其刮落。这就防止潮湿土石残留在驱动滚筒上，导致3个驱动滚筒直径不一致，3个滚筒直径之间的误差越大，系统中电机的功率差异就会越大。

4）急停开关。当带式输送机沿线出现安全隐患时，巡视人员可以通过急停开关直接对整条胶带机施行紧急停车。

5）跑偏开关。当胶带跑偏达到影响带式输送机正常运行时，跑偏开关可作出报警或自动停车。

6）纵向撕裂传感器。检测胶带受冲击或者拉伸后产生的纵向波[1]，严重时会紧急停车，提醒检修人员进行处理。

2.2 配电系统

系统采用的输入电压等级为6 kV。配电控制系统大致可以分为操作台、低压控制柜、高压配电柜、变频器柜4部分。

1）操作台的主要功能。操作台装有欧姆龙触摸屏，具有友好的人机界面，具有多层可切换界面，显示直观，便于操作。通过触摸屏可实时显示系统运行状态及各种参数、如电机运行电流、频率、开关状态；可自动判断显示故障信息，并根据故障类别进行不同的反馈，提醒操作人员进行操作或故障排查；配有急停按钮，以便操作人员在紧急情况下能及时停机[2]。

2）低压控制柜的主要功能。低压控制柜主要负责对整个系统温度、电流、运行逻辑及状态等的检测与保护，而其控制的主要核心为可编程逻辑控制器（PLC）。PLC采用的是欧姆龙CS1系列。CS1系列PLC是目前OMRON所有PLC中处理速度最快的产品。其拥有更好的串行通信能力，每台PLC能支持16个串行通信单元和1个串行通信板，可以接34个带串行通信的设备。PLC完成的控制网络图如图2所示。

图2 PLC控制网络图

3）高压配电柜主要功能。高压配电柜的作用是对用电设备进行配电和控制，在电路出现过载、短路和漏电时，配电柜还可以提供断电保护。

4）变频器柜的主要功能。变频器柜主要实现对电机的电力拖动功能，变频器的运行主要由PLC进行控制。变频器本身具有完整的保护功能，通过RS-485通讯电缆将变频器的运行状态及故障情况上传到PLC，通过PLC进行逻辑控制，实现了操作人员的远程控制及操作。

3 系统维护要点

矿用变频带式输送机的维护是一个系统工作。为保证胶带系统的正常运行，布沼坝露天矿采用了多种管理手段，从设备管理人员到设备维修人员、设备使用人员，都建立了完整的设备管理制度。包含交接班检查、运行检查、周检、月检等多项检查制度，经过多年的运行实践，总结几处关键的维护点。

3.1 电机

在电机启动前需要对电机检查各固定螺丝，包括地脚螺丝、端盖螺丝、轴承盖螺丝等，看其是否有松动及缺失。检查传动装置、检查胶带轮或联轴器有无损坏；电机运转过程中巡检人员应对电机电流、温度，定期（1 h）检查记录；对异常声响应做出及时反馈，通知维修人员到现场处理。

3.2 滚筒

矿用变频带式输送机滚筒有驱动滚筒，改向滚筒，机尾滚筒。这些滚筒运行的好坏对整条系统的良好运行起着关键作用[3]。多机驱动的滚筒经过长时间的运行，会造成各驱动滚筒胶面磨损程度不一致，驱动滚筒间的磨损误差越大，将造成电机电流不平衡，造成电机过载、互相拖拽等现象。操作人员应实时记录电机电流，当多机电流差额越来越大时必须对滚筒及其驱动装置进行检查，并对驱动滚筒的胶面厚度进行复核。目前布沼坝露天矿采用的是陶瓷包胶滚筒，此滚筒具有摩擦大、寿命长的特点，相对普通包胶滚筒具有更好的经济性。

3.3 托辊

托辊对胶带起着承重和传动2方面的作用，属于易损部件[3]。虽然个别托辊的损坏对整个胶带运行影响不大，但并不能忽视托辊的巡视。托辊的损坏会对胶带的承重造成压力，进而影响胶带的使用寿命。使用过程中还遇到过上托辊损坏碎片掉落到下胶带，随着下胶带被卷入到驱动滚动滚筒，造成了胶带的损坏。所以托辊的的巡视必须做到每班巡视2次，对损坏的托辊进行记录或进行简单处理，根据损坏情况多少，定期进行更换。

3.4 五防保护

“五防保护”是带式输送机应对紧急情况下，由各辅助设备进行的电气保护。它是带式输送机工作在非正常情况下的一种紧急保护装置。由于胶带沿线灰尘比较大，这些电气保护的触头很容易被卡死或者锈蚀，胶带维修人员在日常的维护中不应该只是目测下外观的好坏，还应该进行简单的实验操作，确保这些保护动作在紧急情况下能正常动作，确保设备及人员的安全。

3.5 变频器

变频器作为整个矿用变频带式输送机系统的核心，其故障的多少直接影响着生产的可持续性。随着变频技术的发展和可靠率的提高，变频器的维护应该从事后维修转变为预防性维护，将更多精力放在变频器的预防性维护上。定期的预防性维护可保障变频器可靠运行，减小系统停机时间，保证人员及设备的安全。本矿针对目前使用的中、低压变频器分别编制了预防性维修手册，确保操作人员及维修人员都能定期了解变频器状态并做出响应。预防性维修手册的编制可以参照以下几点：

1）变频器上电之前应先检查周围环境的温度及湿度，温度过高会导致变频器过热报警，严重的会直接导致变频器功率器件损坏、电路短路；空气过于潮湿会导致变频器内部直接短路[4]。各个变频器的适宜温湿度参见各变频器说明手册。为确保环境温度适合变频器运行的最佳温度及湿度，在变频器室内安装了空调并加装了温湿度计，并督促操作人员实时观测并做好记录。

2）在变频器运行时要注意其冷却系统是否正常，如：风道排风是否流畅，风机是否有异常声音。一般变频器风机故障都会有故障报警并停机，但风机进出气口的堵塞，变频器是不会做出任何响应，所以在变频器的运行检查中，变频器的排风系统如风扇旋转是否流畅，进风口是否有灰尘及堵塞物都是我们日常检查不可忽略的地方。

3）操作人员必须时刻观察电机电流变化，多机驱动的系统还需观察多机电流是否平衡，一般在电流相差10 A以外或者差值在逐步增加，就需要进行停机检查，检查电机传动轴承是否损坏、滚筒包胶是否完好等。

4）更换变频器进气口滤网是保证变频器能充分散热的关键措施，必须定期进行。

5）定期检查电缆和螺钉接线端，确保紧固连接。如果有松动，根据紧固转矩来拧紧接线端[5]。

6）定期对变频器进行除尘，重点是进出风口、移相变压器柜、控制柜、变频器主线接线端子排[6]。矿用变频器因本身所处环境恶劣，变频器本身散热要求通风量大，故运行一定时间以后，表面积尘十分严重，须定期清洁除尘。

4 结语

通过多年的运行管理，布沼坝露天矿用变频带式输送机系统运行正常，变频控制的优点表现明显，且具有安全、节能、维护少、易操作、低冲击等优点。作为设备使用及管理者除了熟知矿用带式输送机系统，应更加注重设备的使用管理及预防性维护，才能发挥矿用变频带式输送机系统的最大优点，降低系统故障率，实现利益最大化。

［1］张等山，王海天，余博.ATV1100高压变频器在煤矿长距离皮带上的运用［J］.电气传动，2012，42（5）：38-41.

［2］易卓华，鄂以帅，段波.基于变频器控制的矿山竖井提升机系统［J］.昆明冶金高等专科学校学报，2011，27（1）：41-44.

［3］董天勇.矿用带式输送机使用问题的原因分析及对策［J］.煤炭工程，2010（1）：58-59.

［4］冯垛生．变频的运用于维护［M］.广州：华南理工大学出版社，2002.

［5］SINAMICS PERFECT HARMONY GH180中压变频器操作手册［S］.西门子，2014.

［6］王兆义．变频器的运用［M］.北京：机械工业出版社，2012.

【责任编辑：陈 毓】

Belt conveyor system based on frequency conversion control

LI Tao
(Yunnan Xiaolongtan Mining Bureau,Kaiyuan 661600,China)

TH222

B

1671-9816（2017）10-0047-04

2017-04-25

李 涛（1987—），男，云南玉溪人，助理工程师，本科，2010年毕业于长春大学自动化专业，现从事露天煤矿设备管理工作。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.10.014

李涛.基于变频控制的带式输送机系统［J］.露天采矿技术，2017，32（10）：47-49.