噶米奔牛新汶刮板输送21200技术方案.docx
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噶米奔牛新汶刮板输送21200技术方案
刮板输送机SGZ1000/2×1200技术方案
一、刮板运输机技术性能指标：
1）运输能力：
≥2500t/h；
2）供货长度：
270m；
3）适应的工作面倾角：
最大10°；
4）适应的工作面走向倾角：
≥±10°；
5）刮板链速：
1.5m/s；
6）电机规格：
YBSS-1200G；
二、技术要求：
1）前部刮板输送机起动方式：
调速软起动；
2）后部刮板输送机起动方式：
调速软起动；
3）适应电压等级：
3300V，频率：
50HZ；
4）传动装置采用平行布置方式，驱动部能够与后部刮板机通用互换；
5）水冷行星减速器传递功率不小于1300kW，电动机和减速器的冷却器耐压应达到6.0MPa；
6）驱动电机功率：
≥1200kW,使用国产防爆电机；
7）电机外壳的防护等级：
IP57；
8）设备入井前应取得中国国家煤矿安全标准证书和"MA"标示牌；
三、技术解决方案：
1）液力耦合器调速软启动方式；
2）变频器一拖一调速软启动方式；
3）变频器一拖二调速软起动方式；
液力耦合器调速软启动
一、技术方案
二、方案说明
为实现2×1200kW前后溜刮板输送机的变频调速软启动，我们采用四台进口1200kW福伊特调速型液力耦合器，采用单速电机+调速液力耦合器+减速器的传动方式。
通过天津华宁的控制硬件KTC101系统，在改变工作面软件控制逻辑的基础上，完成对VOITH刮板机软启动的控制，实现设备在启动时缓慢运行，KTC101控制系统最多可以同时控制机头两台、机尾两台VOITH耦合器，完全满足前后溜驱动装置的要求。
达到大运量的目的。
具体优点如下：
（一）异步电动机几乎无负载启动；
（二）通过改变不同偶合器的充液顺序实现多驱动系统的顺序启动；
（三）启动过程中的力矩限制；
（四）平稳但快速的建立力矩；
（五）在刮板机卡住时启动系统并使电机保持工作在峰值扭矩状态；
（六）通过换水实现频繁启动而没有任何热容量（启动频率限制）的问题；
（七）自动负载补偿；
（八）通过闭路循环系统最大程度的利用水从而节约使用成本；
（九）由于不再需要液压紧链和行星齿轮组合的系统从而减少了设备投资；
三、系统配置明细
表1设备配置明细表
序号
设备名称
规格型号
数量
单位
参考价格（万元）
1
调速型液力耦合器
CPC1200
4
台
4×270
2
矿用隔爆兼本安起动器
QJZ2-800/3300-2.4
2
台
2×40
3
隔爆型变压器
KBSGZY-3150/10（6）
2
台
2×50
4
液力耦合器控制系统
KTC101
2
套
2×40
总价（不含电机、电缆）：
1340万元
变频器一拖一调速软启动
一、技术方案
二、方案说明
为实现2×1200kW前后溜刮板输送机的变频调速软启动，我们采用四台BPJV-1400/3.3隔爆兼本质安全型高压变频器、四台隔爆型整流移相变压器组成。
具体优点如下：
该防爆变频器是一种集数字式高压变频调速和风-水冷散热技术为一体的高新技术产品，它采用ABB为煤矿刮板输送机配套设计的第二代专用型变频器机芯，由于沿用了ABB革命性的“直接转矩控制（DTC）”技术，该防爆变频器具有起动转矩大、克服静摩擦负载能力强、起动电流小、起动平稳、防潮能力强、性能可靠、对电网冲击小等优点。
该防爆变频器适用于煤矿井下综采工作面刮板输送机类型负载，尤其可以满足刮板输送机各种运行工况的要求。
其独特的五电平拓扑技术和正弦波滤波技术，保证了变频器输出波形接近于正弦波，谐波低，电磁干扰小，可以满足国内刮板输送机配套常规隔爆电机的使用，不需要采用隔爆变频电机，变频器到电机电缆长度达到2000米。
该防爆变频器针对刮板输送机负载设计，启动输出转矩大，具备恒转矩特性，具有“零速满转矩”的效果，0~50Hz内，1分钟/10分钟可输出2倍额定转矩。
该防爆变频器采用ABB具有自主知识产权的空-水换热冷却技术，对冷却水介质无特殊要求，可以直接使用综采工作面冷却用自来水对变频器进行冷却。
冷却水不和功率器件接触，有效解决了长期运行冷却管路漏水对功率器件的影响和损坏。
该防爆变频器内部减振设计，有效地保证了装置移动和车载工作过程中的抗震要求，耐震能力达3g；机芯模块化加推车式安装设计，增加了调整和维护的便利性。
三、系统配置明细
表1设备配置明细表
序号
设备名称
规格型号
数量
单位
参考价格（万元）
1
矿用隔爆兼本质安全型高压变频器
BPJV-1400/3.3
4
台
4×500
2
矿用隔爆型变流移动变电站
KBZSGZY-2500/10/
2×1.905Dd0y11
4
台
4×50
3
输入侧电缆连接器（插头）
LBG3-500/3300150mm2
8
个
8
4
输出侧电缆连接器（插头）
LBG1-500/3300150mm2
4
个
4
5
专用供电电缆
MVFP1.9/3.3KV-3*150-3*70/3
1300
米
自行采购
6
专用通信电缆（CAN总线）
MHYVRP3*2*16/0.2
1200
米
自行采购
总价：
（不含电机、电缆）
2212万元
四、优异的电气性能
1）变频器采用独立结构，并单独配备前端移相变压器，可靠性高；
2）ABB原装煤矿专业变频器机芯，DTC直接转矩控制，负载转矩传递迅速；
3）具有高压合闸显示以及直流母线带电显示功能，可清楚判断高压带电状态；
4）变频器具备远控与近控两种控制方式，可以自由切换；
5）变频器具备功率平衡功能，保持多机运行转矩平衡。
可以根据现场工况配置主从机，任一台设备都可以作为主机或者从机使用；
6）变频器具备单机调试功能，可以对任一台变频器进行单独调试行；
7）变频器输出给前级断路器分、合闸命令通过硬接点给出，接收断路器状态反馈信号，并可以在屏幕上显示；
8）变频器具备刮板机断链保护功能，断链后可以立即保护停车；
9）配有中文显示界面，可以显示变频器、前级断路器的主要运行状态；
10）变频器具备开机自检功能，可以方便诊断当前变频器状态，并可以在显示屏上显示故障代码及故障信息；
11）加减速时间连续可调，可调范围不小于120s；
12）具备正、反转控制功能；
13）供电电压85%~110%内可以输出额定转矩，额定电压75%~85%降容输出；
14）0-50Hz内具备恒转矩特性（ABB煤矿专用机芯专门设计）；
15）变频器调速误差≤0.5%，速度稳定度≤0.1%，功率控制不平衡率≤2%；
16）具备低速检修模式，可0~50Hz内自由设定变频器输出速度，方便检修刮板机；
17）可以配接常规隔爆三相交流电动机，对驱动电机无特殊要求；
18）具备以太网通讯接口，可以和矿井自动化系统无缝连接；
19）额定输入电压、额定负载情况下，效率达98%以上；
20）功率因数0.95以上；
21）具有过压保护，输入电压大于额定电压的110%时，过电压动作，故障输出并指示；
22）具有欠压保护保护，输入电压低于额定电压的85%时，欠电压保护动作并指示；
23）变频器具备瞬时断电保护功能，运行过程中，输入电源中断，再送电，变频器不会自动启动；
24）变频器采用空-水冷冷却方式，具备水电联锁功能；
25）变频器具有漏电闭锁、短路保护、瞬间过流、过载保护、绝缘监测、接地故障保护、过欠压保护、控制电源过欠压保护、过温保护、信号丢失保护、超频保护、失速保护、功率器件过热保护等保护功能；
26）电磁兼容性符合国标及行业标准要求；
变频器一拖二调速软启动
一、技术方案
二、方案说明
为实现2×1200kW前后溜刮板输送机的变频调速软启动，我们采用2台BPJV-3×1250/3.3矿用隔爆兼本质安全型高压变频器（以下简称高压变频器）驱动，一台变频器两个回路拖动前溜输送机电机，第三个回路备用；另一台变频器两个回路拖动后溜输送机电机，第三个回路备用。
通过采用变频器驱动工作面刮板运输机后，可降低电动机损坏故障率，减少链条、刮板损坏故障的发生并降低减速机损坏故障率。
具体优点如下：
1）可替代CST、TTT、高低速电动机及开关等设备，传动系统采用直接对轮联接，简化机械结构，提高设备的机械效率和可靠性。
2）变频器的低速大转矩特性可以实现刮板机、转载机重载软启动，减少对传动机械和供电电网的电气冲击。
3）根据链条强度设置最大转矩保护，减少断链的发生。
4）设置转矩下限保护值，实现断链自动停机保护。
5）实现机头机尾电机功率动态平衡。
6）驱动控制系统具备低速检修模式以及正反转控制模式，便于刮板机的检修和卡链的处理。
7）能够直接驱动普通的单速隔爆电机，相比双速电机节省一根电缆。
三、系统配置明细
表1设备配置明细表
序号
设备名称
规格型号
数量
单位
参考报价（万元）
1
矿用隔爆兼本质安全型高压变频器
BPJV-3×1250/3.3
2
台
2×960
2
矿用隔爆型变流移动变电站
KBZSGZY-2500/10/
2×1.905Dd0y11
2
台
2×70
3
输入侧电缆连接器（插头）
LBG3-500/3300150mm2
8
个
10
4
输出侧电缆连接器（插头）
LBG1-500/3300150mm2
4
个
4
总价：
（不含电机、电缆）
2074万元
3.1电动机要求，见表2：
功率
1200kW矿用隔爆型变频调速三相异步电动机
额定电压
3300V
绝缘等级
H级
冷却方式
水冷
定子线圈结构
成型线圈
轴承
绝缘轴承
3.2电源及负荷电缆
选用变频器专用屏蔽的电缆（变频电缆的结构包括三根主线绝缘线、三根零线绝缘线，在主线绝缘线和零线绝缘线外依次设置内绕包层、铜带层、外绕包层和外护套层，形成3+3线芯结构，使电缆具有较强的耐电压冲击性，能经受高速频繁变频时的脉冲电压。
）
3.3现场安装
变频器的现场布置注意尽量缩短变频器到电机的距离，即变频器尽可能的靠近电机放置。
变频器输出电缆与输入电缆不能平行布置，并减少交叉的次数，防止对电网的干扰。
3.4控制电缆要求
对外控制电缆（包含通讯电缆）应单独布线，并使用屏蔽双绞电缆，以抑制干扰。
机头驱动部与中间驱动部的通信线采用屏蔽双绞电缆。
四、本方案的优点
4.1起动特性好
1）初始转矩大，转矩上限最大可设置为电机额定转矩的220%。
2）刮板输送机三个变频回路之间采用高速CAN总线通讯，三台电机出力始终保持一致。
4.2保护速度快、断链保护齐全
1）根据链条强度设置最大转矩保护，减少断链的发生，最大转矩限制值通过参数页面设定；
2）设备存储了历史断链的数据曲线，当检测到符合断链特征的电压、电流波动情况时，实施断链保护，降低断链的几率，减轻修复时的工作量。
4.3易维护
1）相比CST、液力耦合器，变频器无需定期的维护；
2）变频器及控制台都配置了10.4吋液晶显示屏，数据显示直观，故障信息及排除故障的引导步骤清晰，易操作；
3）可通过远程访问查看设备运行状态，观察数据运行情况，需要时做提前预防工作。
4.4操作简单
1）变频器系统连接至操作台，所有控制操作在操作台上进行，简便易行；
2）实现正反向起动，在控制台上就可实现；
3）变频器的冷却系统、信号检测系统的各项逻辑，系统自动完成。
4.5系统结构简单、效率高
1）变频器采用交直交电压源型结构，提高供电系统功率因数；
2）替代CST，采用直接对轮连接减少设备安装空间；
3）消除了液力耦合器（或CST）的机械磨损。
4.6电磁兼容（EMC）性能指标符合国家标准要求
1）变频器输入采用12脉冲整流方式，减小对电网和其它设备干扰；
2）由于运输机电机起动缓慢，对电网电压基本无瞬变的影响；
方案分析表
方案类别
液力调速耦合器
变频器一拖一
变频器一拖二
智能制造
无法实现
可以实现（功能见附录1）
勉强实现
布置位置
工作面液压支架下
顺槽设备列车
顺槽设备列车
多机功率平衡
差
好
（ABB直接转矩控制、光纤通信接口）
一般
（CAN通讯，外围实现）
适用电机
普通隔爆三相交流电动机
普通隔爆三相交流电动机
隔爆三相交流电动机
耐振性能
安装环境差，易受振动影响，可靠性差
好（≥3g）
一般（≤0.7g）
散热方式
换热器普通水；
空-水强制冷却；
换热器普通水；
可靠性高
水冷；
去离子水；
可靠性低
（管路结构复杂）
技术
ABB
二代变频机芯（acs2000）
五电平/IGBT
ABB
一代变频机芯（acs1000）
三电平/IGCT
维修
故障率高，拆卸困难，井下维修困难
故障率低，拆装简单，可就地维修
故障率低，拆装简单，可就地维修
调速范围、精度
只能定性调速，精度低，转速波动大，调速范围窄
可以达到0.01Hz，调速精度高；调速范围宽
可以达到0.01Hz，调速精度高；调速范围宽
效率
效率近90%。
通常在95%以上；
通常在95%以上；
可靠性
液力耦合的结构非常复杂，有复杂的液力传感机构。
磨损和故障随着使用时间越来越多；
平均无故障时间往往能超过1万小时；容易实现电气上的冗余设计，提高了可靠性；
平均无故障时间往往能超过1万小时；容易实现电气上的冗余设计，提高了可靠性；
价格
较低
价格高，ABB专用技术
价格较高，各种硬件搭接技术
附录1：
（智能制造完成功能）
1、替代CST、调速偶合器、高低速电动机及开关等设备，传动系统采用对轮联接，简化机械结构，提高设备的机械效率和可靠性。
2、利用变频器的低速大转矩特性实现刮板机重载软启动，减少对传动机械和供电电网的电气冲击。
3、根据链条强度设置最大转矩保护，减少断链的发生。
4、实现机头机尾电机功率动态平衡。
5、利用低速检修模式以及正反转控制模式，进行刮板机的检修和卡链的处理。
6、利用变频电机恒扭矩等特性，根据刮板输送机实时负载调整链速，减少刮板链、中部槽、链轮等相关零部件的磨损。
7、有效控制刮板输送机启停前后的链条张力，提高链条寿命。
8、采煤机、刮板机、转载机和皮带机之间自适应联合控制。
9、实现减速器等驱动部件的保护。
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