李卫涛

（潞安（矿业）集团有限公司， 山西 长治 046600）

引言

随着矿用变频驱动技术的高速发展，大功率组合变频技术逐渐成熟，煤矿主要运输设备采用组合变频驱动技术成为发展趋势，相对于传统的直接软启动或者CST软启动等驱动方式，驱动的传递效率得到较大提高，故障影响时间减小，对于多驱设备同步性提高明显，通过变频智能调速，大功率运输设备每年可以节省大量电能，且由于设备采购投入成本较小，控制系统较为简单，成为高产高效矿井新装备选型及驱动改造更新的最佳选择。

1 项目概况

本文所述技术为潞安集团李村矿井西翼主斜巷主运输皮带机选型项目采用技术，该项目承担西翼采区原煤运输与上仓主斜巷皮带机搭接入主煤仓。

胶带输送机基本参数如表1所示：

表1 设备信息

2 方案介绍

根据以上设备信息，采用两台 BPQJ-（1260、60）/1140组合变频器驱动四台电动机，采用一拖二的驱动方式，该方案设备配置数量少，占用空间小，集约化程度高，运输、安装、布线简单，维护量小。

2.1 驱动系统

BPQJ-（1260、60）/1140组合变频起动器具有2个独立的630 kW变频输出回路和10个工频输出回路。变频输出回路驱动胶带输送机主电机；10个工频回路用于胶带输送机系统的辅助供电及控制，如电动机冷却风机、减速箱冷却风机、减速箱油泵、卷带系统、制动闸等设备。整个胶带机电控系统（见图1）仅包括两台供电移变、两台组合变频起动器和胶带机的通讯保护系统，大大减少现场设备使用数量。

组合变频起动器具有丰富的外部数字控制接口和通讯接口，能够与通讯控制保护系统无缝连接，如KTC101等，实现胶带输送机的控制与保护。

图1 驱动系统图

2.2 系统供电

系统由一台△/Y和一台△/△移动变电站组成12脉供电方式，减少谐波干扰，每台移变容量不低于1 600 kVA。供电系统如图2所示。

图2 供电系统图

2.3 配置明细（如下页表2所示）

3 变频主要实现功能

3.1 胶带输送机的重载平滑启动

变频器启动可输出不小于2.2倍额定转矩，系统根据负载状况设定与之适用的加减速时间，最大程度降低对电机及相关机械设备的冲击损伤，延长设备使用寿命，降低维修费用，满足井下胶带机的控制要求。

表2 设备配置明细表

3.2 动态功率平衡实现

主从机之间功率平衡的调节建立在相互之间良好的通讯基础上，从机根据主机输出的基准转矩，实时调节从机本身的输出转矩，以实现多台电机之间动态功率平衡，不平衡度小于3%，变频器之间采用CAN总线来实现数据传输，此种方式通讯可靠性高，通讯距离长，布线简单，且仅需一根双绞电缆。

3.3 自动负荷匹配调速

变频器可以根据当前的运煤量自动调整胶带运行速度，使其与下煤量相匹配，自动负荷匹配调速，减小电能消耗，减少胶带磨损。

3.4 动态脱并机功能

多机驱动一台胶带输送机，将某台从机设为备投机，主机根据负荷量状况进行脱机和并机控制。

3.5 远程监控功能

变频器具有标准MODBUS总线接口，满足胶带输送机与矿井自动化系统的通讯需求，可将整个驱动系统的数据上传至地面调度室，还可通过远程访问查看设备运行状态，观察数据运行情况，对设备进行维护等工作。此功能已在神华神东集团成功应用，地面调度室监控井下设备运行状态，并通过互联网数据上传至天信公司，实现远程诊断。

3.6 低速验带功能

胶带检修模式可实现低速验带运行。通过设置验带频率，能够实现胶带输送机低速运行，便于进行验带检查，及时了解胶带磨损情况。

3.7 自检保护功能

变频器具有开机自检和故障自诊断功能，可诊断出当前的状态是否正常，并在显示屏上显示故障代码，能够明确指示故障信息。变频器具有过载、短路、缺相、漏电闭锁、过压、欠压、过热等保护功能。

3.8 显示

配有大屏幕（10.4英寸）中文液晶显示屏，实时显示设备的工作状态，变频器电流、电压、频率、温度等参数，报警值等信息，可通过屏幕完成各种设置与操作。

3.9 胶带输送机的启停控制

3.9.1 启动控制

控制台（胶带控制系统）输出开关量信号给机头主机，主机接收启动信号后先给张紧系统发送张紧命令并同时检测本机与其他从机是否就绪。如果没有问题，等接收到张紧到位信号后，主机开始启动。从0 Hz逐渐平滑加速，同时通过CAN总线把频率和电流等信息传递给其他从机，实现同步运行，两台电机共同驱动整条皮带，从机接收到电流信息调节本身的转速，时刻保持电流与主机一致，达到每台电机功率平衡，出力一致。加减速时间从0～1 800 s可调，现场根据负载的状况设定适宜的加减速时间。

3.9.2 停止和急停

正常停止过程为控制系统输出开关量信号断开，主机收不到启动信号后停止输出，从机也跟随停止输出，胶带停止，延时一段时间后，变频器停止风机、水泵等辅助设备。在紧急状况下按下任意一台变频器上的急停按钮或控制系统输出急停开关量信号以及皮带的六大保护动作（或变频器自身检测到的短路、超频等故障信息），变频器立即停止输出并断开主接触器，并在显示屏上显示故障信息。

3.10 近控与远程控制功能

3.10.1 近控控制模式

通过变频器自带的操作键盘进行启停控制；从机对主机进行自动跟随。

3.10.2 远程控制模式

利用远程启停信号进行控制（控制台），主机检测起停信号及外部验带控制开关量。外部发出启动信号后，若外部验带接点闭合，则变频器以较低的输出频率运行，若外部验带接点没有闭合则变频器输出设定频率。

4 集成变频器优势

1）设备配置数量少，占用空间小，集约化程度高，布线简单，维护量小。

2）可实现多机功率平衡。主变频器和从变频器间传递转矩信号形成主从速度、转矩闭环控制，达到精确的速度控制和优良的负载平衡效果（不平衡度小于3%）。

3）采用ABB直接转矩控制，可精确控制力矩。电动机运行控制精度高、动态响应速度快。

4）能够实现软启动、软停车，延长设备使用寿命，避免对电网造成冲击。利用变频器的软启动功能实现带式输送机的平滑启动，启动过程中对胶带机械冲击更小，可减少断带故障的发生，同时启动电流大大减小，电机所承受的电流冲击大大降低，电机寿命延长，也避免了对电网的电流冲击。

5）提高传动效率，控制启动电流。采用变频器控制后，电机与减速器之间采用直接联接，传递效率可提高5%～10%。

6）胶带检修模式可实现低速验带运行。通过设置验带频率，能够实现胶带输送机低速运行，便于进行验带检查，及时了解胶带的磨损情况。

7）多方面节约能源。一是变频器可以根据当前的运煤量自动调整胶带运行速度，使其与煤仓下煤量相匹配，自动负荷匹配调速，减小电能消耗；二是采用变频器后功率因数可达0.95以上，降低无功功耗；三是电机与减速器之间采用直接联接，传递效率可提高5%～10%。

8）减少故障时间、降低设备的维护量。一是变频器功能完善，具有完备的保护功能和故障诊断能力，大大减少了电机及胶带运输机设备的故障和维护量，从而减少了运营成本；二是变频器无机械及液压油磨损，故障率大幅降低；三是天信变频器采用模块化结构设计，故障的恢复时间较短，维修简便。