刮板输送机变频器应用技术方案.docx

1、刮板输送机变频器应用技术方案刮板输送机SGZ1000/21200变频器应用技术方案一、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：1.5 m/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

2、）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21200kW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，KTC

3、101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

4、数量单位参考价格（万元）1调速型液力耦合器CPC12004台42702矿用隔爆兼本安起动器QJZ2-800/3300-2.42台2403隔爆型变压器KBSGZY-3150/10(6)2台2504液力耦合器控制系统KTC1012套240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21200kW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

5、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，050Hz内，

6、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-1400/3.34台45002矿用隔爆型变流移动变电站KBZSGZY-2500/10/

7、21.905 Dd0y114台4503输入侧电缆连接器（插头）LBG3-500/3300 150mm28个84输出侧电缆连接器（插头）LBG1-500/3300 150mm24个45专用供电电缆MVFP1.9/3.3KV-3*150-3*70/31300米自行采购6专用通信电缆（CAN总线）MHYVRP3*2*16/0.21200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

8、)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

9、)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050Hz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

10、；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21200kW前后溜刮板输送机的变频调速软启动，我们采用2台BPJV-31250/3.3矿用隔爆兼本质安

11、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

12、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-31250/3.32台29602矿用隔爆型变流移动变电站KBZSGZY-2500/10/21.905 Dd0y112台2703输入侧电缆连接器（插头）LBG3-500/3300 150mm28个104输出侧电缆连接器（插头）LBG1-500/3300 150mm24个4总价：（不含电机、电缆）2074万元3

13、.1电动机要求，见表2：功率1200 kW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

14、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

15、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

16、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

17、）五电平/IGBTABB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

18、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。