1、概述
東灘煤礦是山東兗礦集團(tuán)下屬重點(diǎn)煤礦，143下04綜采工作面，工作面回采3下煤層，位于十四采區(qū)，工作面傾斜長(zhǎng)333.67m，走向長(zhǎng)：軌順1238.27m，運(yùn)順1263.27m。本工作面采用SGZ-1000/2×700刮板輸送機(jī)，適用于煤礦井下緩傾斜、中厚、厚煤層回采工作面，具有高強(qiáng)度、高壽命、高可靠性的特點(diǎn)。但在煤礦井下復(fù)雜條件下，啟動(dòng)次數(shù)頻繁及重載荷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，將加速設(shè)備老化，必須加強(qiáng)設(shè)備的檢修力度，不僅降低設(shè)備的使用壽命，而且加大技術(shù)人員的工作量。將YJVFT-450M-4礦用隔爆兼本質(zhì)安全型變頻調(diào)速一體機(jī)作為刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)部電機(jī)，實(shí)現(xiàn)刮板輸送機(jī)的變頻調(diào)速，提高使用壽命，減少維修量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，電機(jī)啟動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定電流，啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，減輕了起動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)設(shè)備的機(jī)械損傷，延長(zhǎng)了使用壽命，減少了設(shè)備故障率，提高了煤礦生產(chǎn)效率，從而更好地適應(yīng)綜合機(jī)械化采煤的需求。
2、變頻調(diào)速一體機(jī)的性能
變頻調(diào)速一體機(jī)的輸入電源為1140V、50Hz，變頻器輸出頻率在5～50Hz時(shí)為恒扭矩、在50～60Hz時(shí)為恒功率，變頻調(diào)速一體機(jī)隔爆等級(jí)為Exd[ib]IMb，防護(hù)等級(jí)均為IP55，耐溫等級(jí)為H級(jí)，冷卻方式為外殼水冷式;適用于皮帶輸送機(jī)、乳化液泵站、轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)及其他煤礦井下與電動(dòng)機(jī)相匹配且連接尺寸相符合的設(shè)備。
3、變頻調(diào)速一體機(jī)電氣系統(tǒng)主要組成部分
變頻調(diào)速一體機(jī)電氣系統(tǒng)主要由變頻部分和電動(dòng)機(jī)部分組成，其中變頻部分又分為主回路、主控器、驅(qū)動(dòng)單元、顯示屏。
3.1主回路
YJVFT-450M-4采用十二脈沖整流(需兩組相位差為30°的1140V、50Hz的電源供電)。變頻器為交-直-交、電壓型變頻器。電源經(jīng)接觸器、電抗器后又經(jīng)過(guò)整流，成為直流，在直流支撐電容濾波穩(wěn)壓后，再經(jīng)過(guò)IGBT組成的逆變電路，將直流電逆變成頻率可調(diào)的交流電(即VVVF電源)。
3.2主控器
主控器是變頻部分的心臟，各種信息的處理、控制以及指令的發(fā)送都是由它來(lái)完成。它采集大部分實(shí)時(shí)信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后產(chǎn)生IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，一方面通過(guò)光纖與驅(qū)動(dòng)單元完成數(shù)據(jù)交換;另一方面把變頻器的各種信息處理后送到顯示屏顯示，并且接收外部操作指令控制一體機(jī)運(yùn)行。
3.3驅(qū)動(dòng)單元
驅(qū)動(dòng)單元接收主控器的IGBT出發(fā)指令，經(jīng)放大后，生產(chǎn)PWM信號(hào)，通過(guò)光纖控制IGBT導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)間。同時(shí)還進(jìn)行電流、電壓及溫度等變量信息的預(yù)處理，可以對(duì)IGBT進(jìn)行最短時(shí)間的保護(hù)。
3.4顯示屏
一體機(jī)裝有高耐溫的LED顯示屏，通過(guò)通訊線接收主控器發(fā)送的實(shí)時(shí)信息并顯示出來(lái)。一體機(jī)正常工作時(shí)，顯示電壓、電流、功率和轉(zhuǎn)速等實(shí)時(shí)參數(shù)，當(dāng)一體機(jī)報(bào)故障，采取保護(hù)動(dòng)作時(shí)，顯示準(zhǔn)確故障信息。
3.5外部循環(huán)水冷系統(tǒng)
本系統(tǒng)根據(jù)用戶實(shí)際工況有兩種配置：一種為使用外部循環(huán)水泵、水箱等構(gòu)成的閉環(huán)冷卻系統(tǒng);另一種為用戶不使用水箱時(shí)，直接由供水管路經(jīng)減壓閥向變頻器提供冷卻水，出水采用開(kāi)放式直接排出，采用此方式時(shí)供水壓力不得大于3MPa。
3.6變頻單元附屬電路
附屬電路包括變頻器操作、控制及保護(hù)電路，主要由直流接觸器、控制變壓器、輸入輸出電路組成。
4、變頻調(diào)速一體機(jī)的應(yīng)用
143下04工作面刮板輸送機(jī)采用變頻調(diào)速一體機(jī)驅(qū)動(dòng)，供電電壓為1140V，額定電流416.4A。由變電站的2臺(tái)1250kVA變壓器(2#和3#變壓器)輸出4路1140V電源電壓通過(guò)3*95mm2電纜(A#、B#、C#、D#)給2臺(tái)9組合開(kāi)關(guān)(Ⅰ和Ⅱ)供電。再?gòu)?臺(tái)9組合開(kāi)關(guān)輸出4路電通過(guò)3*70mm2電纜分別給機(jī)頭機(jī)尾變頻調(diào)速一體機(jī)供電。通過(guò)九組合開(kāi)關(guān)控制變頻一體機(jī)電源的通斷，配合使用CXJ127S礦用隔爆兼本質(zhì)安全型刮板輸送機(jī)操作箱，實(shí)現(xiàn)對(duì)一體機(jī)的故障、溫度和通訊狀態(tài)的監(jiān)測(cè)以及啟?？刂?，檢修或進(jìn)入運(yùn)輸機(jī)停電時(shí)，要對(duì)運(yùn)輸機(jī)4路隔離開(kāi)關(guān)全部停電閉鎖。
第一，刮板輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)了變頻啟動(dòng)，使得運(yùn)輸機(jī)鏈條磨損減小，沒(méi)有瞬間啟動(dòng)到較大的速度，鏈條減少了沖擊力，從而延長(zhǎng)了鏈條、聯(lián)接環(huán)的使用壽命。同時(shí)啟動(dòng)時(shí)間可以按照自身的使用情況以及配合煤量適當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
第二，由于啟動(dòng)平緩，在機(jī)械傳動(dòng)方面也減少磨損，對(duì)輪皮子磨損較小，對(duì)于刮板、鏈條及連接環(huán)的磨損較小，減少了斷鏈子事故，連接環(huán)也減少了更換次數(shù)，同時(shí)平緩啟動(dòng)也降低了機(jī)械傳動(dòng)的噪音。
第三，配合使用礦用隔爆兼本質(zhì)安全型刮板輸送機(jī)操作箱，即為一個(gè)監(jiān)測(cè)、控制的操作箱，可以方便直觀地觀察運(yùn)輸機(jī)的狀態(tài)以及方便查詢故障，并可以改變一些參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)頭、機(jī)尾單電機(jī)啟動(dòng)或反轉(zhuǎn)。第四，刮板輸送機(jī)使用了變頻技術(shù)，也在很大程度上降低了能耗，減少了電能消耗。
5、結(jié)語(yǔ)
變頻調(diào)速一體機(jī)使用較以前的工頻電機(jī)更為方便、耐用、低耗，但也存在不足，供電系統(tǒng)比較繁瑣，由于額定電流416.4A，組合開(kāi)關(guān)的單個(gè)隔離開(kāi)關(guān)，額定電流滿足不了這么大電流，所以用兩個(gè)隔離開(kāi)關(guān)帶一臺(tái)電機(jī)，同時(shí)電纜也承受不了這么大電流，所以從變壓器分兩路電纜給一臺(tái)運(yùn)輸機(jī)變頻電機(jī)供電，兩臺(tái)電機(jī)使用四路電纜供電，電纜使用較多。由于變頻控制必須防止電磁干擾，所以控制線未抗干擾較強(qiáng)的電纜，由于從電站至運(yùn)輸機(jī)頭，再由運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭至運(yùn)輸機(jī)尾，通信路線上電纜容易受擠、刮，受傷后重新接上的抗干擾能力下降。這些不足的解決將會(huì)更加有效地為煤礦生產(chǎn)服務(wù)，不斷提高煤礦生產(chǎn)效率。
