黄贤锋

（山东兖矿设计咨询有限公司， 山东 邹城 273500）

引言

煤矿综放工作面刮板输送机传统启动运行方式大多采用高低速模式，该模式下电机启动瞬间往往形成数倍于正常工作状态下的冲击负荷和冲击电流，给设备机械、电气部件带来较大损伤，启动频繁时更是容易造成电机烧坏等现象，从而大大降低了设备使用寿命。随着液力耦合器式软启动CST[1-2]、减速器输出可控软启动TTT[3]等模式在刮板输送机上的运用，虽然解决了以上问题，但在设备重载启动、无级调速、节能运行及运行维护上仍然存在不足。

赵楼煤矿5302 综放工作面前部刮板输送机采用新型ZJT4-1600/3.3 矿用隔爆兼本质安全型高压交流变频调速装置（以下简称变频器）启动运行模式，既不会对设备本身和电缆造成冲击伤害，又能实现设备的无级调速、节能运行，且维护方便，可以在设备压车等复杂生产状况下重载启动[4]。目前5302综放工作面已进入末采阶段，前部刮板输送机变频器的使用是兖矿集团千米深井第一次尝试，既大大降低了设备故障率，又为将来高产高效现代化矿井发展指明了方向。

1 变频器使用简介

ZJT4-1600/3.3 矿用隔爆兼本质安全型高压交流变频调速装置适用于交流50 Hz、电压3 300 V、功率1 600 kW 及以下三相交流异步电动机调速控制。

变频器为两象限运行变频器，适用于煤矿井下存在瓦斯、煤尘爆炸危险的恶劣环境中，可用于胶带运输机、刮板输送机、风机、水泵等类似场合，不能用于绞车提升等四象限运行场合。

产品由ZLJ4-1600/3.3 矿用隔爆兼本质安全型高压整流器和NJ4-1600/3.3 矿用隔爆兼本质安全型高压逆变器组成。

1.1 产品特点

该变频器具有过载、短路、过电压、欠电压、缺相、过热、漏电、接地等保护功能，且配有10 寸彩色显示屏实时显示各工况状态。本产品采用四电平IGBT 拓扑结构，使得输出电压波形逼近正弦波，从而提高输出转矩，降低电机噪声和发热量，延长电机使用寿命。

本产品具有启动电流小、启动转矩大、启动平稳等特点，能实现异步交流电机在各种负载情况下的平滑启动、调速、软停车等功能，降低电气及机械的启动冲击，延长设备使用寿命。使用多台变频器拖动刮板输送机时，各变频器之间的功率自动调节，实现多台之间的动态功率平衡。

1.2 适用范围

安装地点的海拔不超过2 000 m，工作环境温度为-5～40 ℃，空气相对湿度不大于95%（+20 ℃）。适用于有甲烷与煤尘爆炸性气体的环境，无破坏金属和绝缘材料的腐蚀性气体的地方，环境污染等级为3 级，输入电压波形为正弦波，输入电压幅值波动不超过额定值±15%。

2 工作面主要配套设备

工作面主要配套设备见下页表1。

表1 主要配套设备

3 工作面地质条件

5302 综放工作面是赵楼煤矿五采区第二个区段的3 煤综放工作面，煤层厚度3.0～8.7 m，平均6.55 m，工作面标高-866.5 m，两顺槽长度1 510 m，工作面面长250 m。工作面末采阶段，两顺槽高差逐渐增大，最大达到52.6 m，工作面大高差额外增加了刮板输送机的负荷；并且煤层埋藏深，顶底板围岩压力大，周期来压期间工作面片帮严重，增加了刮板输送机重载启动的次数，因此现场条件对综放工作面前部刮板输送机的正常运转造成了较大的影响。

4 现场使用情况

5302 综放工作面投产以来，截至目前已推进了1 260 m，生产原煤338 万t。最高日产1.8 万t、最高月产32 万t，各项生产记录均创赵楼煤矿新高。工作面在回采期间，安装变频器的前部刮板输送机与同等型号未安装变频器的后部刮板输送机运转情况形成了鲜明的对比，见表2。

表2 前、后部刮板输送机运转情况对比

5 结论

1）保护机械设备。前部刮板输送机使用变频器后输送机匀加速启动，启动时间较长（启动时间50 s 左右），输送机启动运行缓慢平稳，大大降低了刮板输送机启动瞬间冲击力，输送机减速箱、电机、链轮、链条、弹性垫等整个传动、运行系统的冲击力大大降低，同时输送机机头、机尾电机启动和运行功率平衡，相较于使用传统双速电机的后部刮板输送机故障率明显降低，提高了工作面开机率，大大延长了设备的使用寿命，为矿井节省了大量的材料消耗费用。

2）检修方便。变频器可以方便地调整输送机运行速度，从而控制输送机刮板和链条所需停止的位置，更易于更换刮板和处理变形的链环。

3）电控操作简单快捷。调整输送机正车、反车和高低速运行不用在开关上进入系统内，可直接在输送机控制台上操作按钮，既方便又快捷。

4）便于组织生产。当输送机负荷增大时，输送机运行速度下降，司机可以根据现场情况降低采煤机速度或停止截割，以降低输送机负荷，实现连续生产。

5）降低职工的劳动量。输送机启动平缓，大大降低了输送机电机、链条、接链环、链轮等配件的消耗，不但节省了大量的材料消耗费用，还大大降低了一线职工更换输送机配件的工作量。

赵楼煤矿5302 综放工作面前部刮板输送机变频器的使用，可为兖矿集团千米深井、现场地质条件复杂、顶底板冲击压力大的综采放顶煤工作面提供成功的案例。