宋建伟++陈福霞++张宪超

摘要：煤矿综采工作面刮板输送机驱动电机使用工频直接启动的方式，设备快速启动，启动电流大，对设备造成严重的冲击，加速了设备老化，减少了使用寿命。变频调速一体机的使用实现了煤矿超长工作面刮板输送机变频技术的应用，它集变频器和驱动电机于一体，占用空间小，电缆使用减少，易于安装。

关键词：刮板输送机；变频技术；变频调速一体机；软启动；煤矿开采；超长工作面 文献标识码：A

中图分类号：TD528 文章编号：1009-2374（2015）27-0166-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.085

1 概述

东滩煤矿是山东兖矿集团下属重点煤矿，143下04综采工作面，工作面回采3下煤层，位于十四采区，工作面倾斜长333.67m，走向长：轨顺1238.27m，运顺1263.27m。本工作面采用SGZ-1000/2×700刮板输送机，适用于煤矿井下缓倾斜、中厚、厚煤层回采工作面，具有高强度、高寿命、高可靠性的特点。但在煤矿井下复杂条件下，启动次数频繁及重载荷长时间运转，将加速设备老化，必须加强设备的检修力度，不仅降低设备的使用寿命，而且加大技术人员的工作量。

将YJVFT-450M-4矿用隔爆兼本质安全型变频调速一体机作为刮板输送机驱动部电机，实现刮板输送机的变频调速，提高使用寿命，减少维修量，同时实现了软启动，电机启动电流远远小于额定电流，启动时间延长，减轻了起动机械转矩对设备的机械损伤，延长了使用寿命，减少了设备故障率，提高了煤矿生产效率，从而更好地适应综合机械化采煤的需求。

2 变频调速一体机的性能

变频调速一体机的输入电源为1140V、50Hz，变频器输出频率在5～50Hz时为恒扭矩、在50～60Hz时为恒功率，变频调速一体机隔爆等级为Exd[ib]I Mb，防护等级均为IP55，耐温等级为H级，冷却方式为外壳水冷式；适用于皮带输送机、乳化液泵站、转载机、刮板输送机及其他煤矿井下与电动机相匹配且连接尺寸相符合的设备。

3 变频调速一体机电气系统主要组成部分

变频调速一体机电气系统主要由变频部分和电动机部分组成，其中变频部分又分为主回路、主控器、驱动单元、显示屏（见图1）。

图1 变频调速一体机电气系统

3.1 主回路

YJVFT-450M-4采用十二脉冲整流（需两组相位差为30°的1140V、50Hz的电源供电）。变频器为交-直-交、电压型变频器。电源经接触器、电抗器后又经过整流，成为直流，在直流支撑电容滤波稳压后，再经过IGBT组成的逆变电路，将直流电逆变成频率可调的交流电（即VVVF电源）。

3.2 主控器

主控器是变频部分的心脏，各种信息的处理、控制以及指令的发送都是由它来完成。它采集大部分实时信号，经过运算后产生IGBT的驱动信号，一方面通过光纤与驱动单元完成数据交换；另一方面把变频器的各种信息处理后送到显示屏显示，并且接收外部操作指令控制一体机运行。

3.3 驱动单元

驱动单元接收主控器的IGBT出发指令，经放大后，生产PWM信号，通过光纤控制IGBT导通和关闭时间。同时还进行电流、电压及温度等变量信息的预处理，可以对IGBT进行最短时间的保护。

3.4 显示屏

一体机装有高耐温的LED显示屏，通过通讯线接收主控器发送的实时信息并显示出来。一体机正常工作时，显示电压、电流、功率和转速等实时参数，当一体机报故障，采取保护动作时，显示准确故障信息。

3.5 外部循环水冷系统

本系统根据用户实际工况有两种配置：一种为使用外部循环水泵、水箱等构成的闭环冷却系统；另一种为用户不使用水箱时，直接由供水管路经减压阀向变频器提供冷却水，出水采用开放式直接排出，采用此方式时供水压力不得大于3MPa。

3.6 变频单元附属电路

附属电路包括变频器操作、控制及保护电路，主要由直流接触器、控制变压器、输入输出电路组成。

4 变频调速一体机的应用

143下04工作面刮板输送机采用变频调速一体机驱动，供电电压为1140V，额定电流416.4A。由变电站的2台1250kVA变压器（2#和3#变压器）输出4路1140V电源电压通过3*95mm2电缆（A#、B#、C#、D#）给2台9组合开关（Ⅰ和Ⅱ）供电。再从2台9组合开关输出4路电通过3*70mm2电缆分别给机头机尾变频调速一体机供电。通过九组合开关控制变频一体机电源的通断，配合使用CXJ127S矿用隔爆兼本质安全型刮板输送机操作箱，实现对一体机的故障、温度和通讯状态的监测以及启停控制，检修或进入运输机停电时，要对运输机4路隔离开关全部停电闭锁。

第一，刮板输送机实现了变频启动，使得运输机链条磨损减小，没有瞬间启动到较大的速度，链条减少了冲击力，从而延长了链条、联接环的使用寿命。同时启动时间可以按照自身的使用情况以及配合煤量适当进行调节。

第二，由于启动平缓，在机械传动方面也减少磨损，对轮皮子磨损较小，对于刮板、链条及连接环的磨损较小，减少了断链子事故，连接环也减少了更换次数，同时平缓启动也降低了机械传动的噪音。

第三，配合使用矿用隔爆兼本质安全型刮板输送机操作箱，即为一个监测、控制的操作箱，可以方便直观地观察运输机的状态以及方便查询故障，并可以改变一些参数，从而实现机头、机尾单电机启动或反转。

第四，刮板输送机使用了变频技术，也在很大程度上降低了能耗，减少了电能消耗。

5 结语

变频调速一体机使用较以前的工频电机更为方便、耐用、低耗，但也存在不足，供电系统比较繁琐，由于额定电流416.4A，组合开关的单个隔离开关，额定电流满足不了这么大电流，所以用两个隔离开关带一台电机，同时电缆也承受不了这么大电流，所以从变压器分两路电缆给一台运输机变频电机供电，两台电机使用四路电缆供电，电缆使用较多。由于变频控制必须防止电磁干扰，所以控制线未抗干扰较强的电缆，由于从电站至运输机头，再由运输机机头至运输机尾，通信路线上电缆容易受挤、刮，受伤后重新接上的抗干扰能力下降。这些不足的解决将会更加有效地为煤矿生产服务，不断提高煤矿生产效率。

参考文献

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[3] 庞义辉，刘俊峰，周志波，等.特厚煤层大采高综放开采高度的确定与影响[J].煤炭学报，2012，40（11）.

[4] 王国法.煤矿综采自动化成套技术与装备创新和发展[J].煤炭科学技术，2013，41（11）.

作者简介：宋建伟（1971-），男，山东邹城人，山东科技大学矿业与安全工程学院在读硕士研究生，兖矿集团贵州能化五轮山煤矿副矿长，工程师，研究方向：煤炭安全生产

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（责任编辑：王 波）