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变频器在煤矿皮带输送机上的应用
编辑:江苏泰富西玛电机销售有限公司   时间:2019-10-10

高平市姬家山煤矿斜井采用皮带输送机上行运煤,皮带输送机由一台三相异步电动机通过液力耦合器及减速器同皮带输送机滚筒轴连接,采用手动开关运行方式。皮带输送机起动后电机恒速运行,皮带的速度不能调整。


由于皮带输送机电机长期工频运行,不能软起软停、加之皮带输送机采用液力偶合器实现皮带软起动,使得电网电压的波动剧烈,电机内部机械冲击剧烈、发热和磨损大,设备的维护和维修工作量大、能耗高、费用大,另外针对皮带输送机起动时间短、加载力大而引起的皮带易断裂和老化情况,不得不选用强度很高的皮带,导致成本加大。


为提高皮带输送机运行效率、减少设备的维护和维修工作量,节约成本和能源,经过市场调研及对多个改造方案的初期投入费用、维护费用相比较,决定采用变频器对皮带输送机电动机进行改造。

皮带输送机变频改造前现场情况


1现场基本情况


煤矿斜井长360米,提升垂直高度为135米,斜井的坡度为22°,运输方式为上行运煤。改造前的拖动方式为电动机--液力偶合器 --减速器--皮带输送机滚筒轴--皮带,皮带输送机起动后电机工频恒速运行,手动开关,皮带的速度不能调整。


改造前皮带输送机电机及皮带输送机技术参数:


电机型号:Y315S ;额定功率:110 kW ;额定电压:380V; 额定电流:209A;

额定转速:960 rpm;功率因数:COSφ=0.81 ; 变频范围:10-50Hz

皮带机型号:B650;带速: 1.5m/s ; 带长:360 m; 带宽:650mm

2现场皮带输送机工作原理及存在问题


皮带输送机是通过电机驱动皮带输送机滚筒轴,靠摩擦牵引皮带运动,而皮带则通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动。由于皮带是弹性储能材料,所以在皮带输送机停止和运行时皮带储存有大量势能,因此皮带输送机起动时应该采用软起动的方法,将皮带内部贮存的能量缓慢释放,使皮带机在起动过程中形成的张力波降到最小,几乎不对皮带造成损害。


现场皮带输送机是通过采用液力耦合器来实现皮带输送机的软起动,并且在皮带输送机起动时调整液力耦合器的机械效率为零,使电机空载起动。该方法的缺点是虽然采用了降压空载起动,但电机的起动电流比较很大,达到400A以上,这不仅引起电网电压的剧烈波动,还造成电机内部机械冲击和发热等现象。


3现场皮带输送机电动机动态运行情况


现场皮带输送机采用的电动机是三相异步电动机。由于该皮带输送机是向上输煤至地面,因此电机的输出转矩通过减速器转换后作用在皮带机驱动滚筒轴上,并与上层皮带自重沿传输面重力分量作用在皮带机驱动轮毂上的力矩合成。


合成的驱动力矩与驱动轮毂受到的皮带摩擦力阻力合力矩相平衡。皮带输送机空载运行时,其电机处于正转电动态,工作在第一象限;当皮带上煤后,煤的重力沿皮带传输方向的分力也作用在驱动轮毂上,并使得驱动力矩逐渐增大;当驱动力矩超过摩擦阻力力矩后,驱动轮毂的转速将加速转动,通过机械连接使得电机转子也加速转动,其速度将超过同步转速;电机处于正转再生态,工作在第二象限。电机运行在第一象限内时为电动态,其定子中的旋转磁场、电机的输出电磁转矩与转子的转向同向,电机输出的电磁转矩是转子的驱动力矩,此时电机从电网吸收的电能大部分由电磁转矩作用到转子上以机械能形式输出。


当电机运行在第二象限内时为再生态,由于转子切割磁力线的方向发生了改变,故电机作用到转子上的电磁转矩方向也发生改变,成为转子的制动阻力力矩。此时电机转子被负载的合成力矩拖着以低于同步转速的速度转动。

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