探讨刮板输送机变频电动机的设计应用.pdf

Internal Combustion Engine Parts 0 引言 大型刮板运输机在综采工作面运用实际， 特别是启动 过程当中， 会产生巨大的电流冲击， 对系统电网造成影响， 而且在应用大型刮板运输机过程当中， 其启动过程当中会 产生复杂的输送带运动张力，受力状况也存在很大差异 性。 为了改变这一现状， 提高刮板运输机的实际应用效果， 软起动方式逐渐发展起来，这种启动方式可以提供无冲 击， 平滑而又具有可调性的启动力矩， 保证刮板运输机平 稳运行。 而且在大型刮板机使用过程中的变频电动机以及 CST 减速器阀控充液式液力偶合器等都可以进行软起动。 现如今， 在国内煤矿开采过程当中， 阀控充液式液力偶合 器在煤矿综采工作面应用越发普遍起来， 然而， 其价格昂 贵， 且需要较长的供货期。CST 减速器一般不进行对外销 售。对于变频电动机而言， 主要有分体式和一体化的变频 电动机类型之分， 虽然变频电动机在类型上不同， 但其控 制原理却没有较大差异。在综采工作面应用变频电动机， 虽然干扰很小， 但是价格比较昂贵。分体式变频电动机与 一体化变频电动机正好相反。文中结合 SGZ764 与 SGZ800 刮板输送机， 进行一款变频电动机设计， 对其系统 控制的原理以及相关技术参数进行详细介绍。 在综采工作 面利用该变频电动机， 使得运输机发生的断链事故大幅降 低， 同时还能实时监控刮板运输机， 并对电机的输出功率 能够合理调控， 达到良好的节能作用。 1 变频电动机的设计 1.1 变频电动机的结构设计 1.1.1 变频电动机机械结构设计 针对 SGZ764 和 SGZ800 刮板输送机，为了实现其软 起动，对变频电动机机械结构进行研究设计，变频器、 定 子、 转子以及基座、 电抗器等是其主要的机械结构特点。 电 抗器能够对系统功率因数进行有效优化， 实现对电源浪涌 现象进行抑制， 和控制高次谐波的出现。冷却系统包含于 基座当中， 可以避免电动机绕组出现较高的温度。 1.1.2 变频电动机电气结构设计 变频电动机电气结构主要由主控板、 主回路、 控制回 路和驱动板组成，还包含内外部循环风扇以及冷却系统 （如图 1） 。 变频电动机主要通过以下方法控制。CD312R 面板控 制用于设置变频电动机主控板的相关参数， 并及时检查电 动机的运行状态， 修改参数后， 启动电动机， 或停止电动机 并改变电动机的旋转方向。外部控制器配置在电动机上。 CANOpen 协议用于设置和修改主控板的参数，并有效控 制电动机的相关参数。 1.2 变频电动机控制系统 1.2.1 变频电动机控制系统功能说明 变频电动机控制系统主要包括自动和手动两种方式 控制， 可实现刮板输送机断链重联和紧链功能。其中通过 手动控制方式可以使电动机产生无极变速。另外， 在自动 控制方式下，能够对刮板运输机的负载量进行自动控制， 同时依照负载量的改变，来有效调节变频电动机的功率。 通过实时的监控电机， 能够保护电机的过电流以及过转矩 和过热保护等。 1.2.2 变频电动机控制原理 变频电机控制系统主要保证电机通讯和对电机的实 时监控， 保证电机的正常运行， 对电动机进行急停与闭锁 等。控制系统的主要原理见图 2 所示。 变频电动机的电源主要有综采工作面来提供， 主要包 括两路 一路是为控制系统提供电源 （127V） ， 另一路电源 为 （1140V） 。在启动刮板输送机之前， 控制系统进行有效 的自检， 并将检测数据通过 CAN 总线传输到上位机。 在保 证正常数据下， 正常启动变频电动机， 并对刮板运输机进 行启动。 1.2.3 变频电动机主要技术参数设计 根据 SGZ764 和 SGZ800 刮板输送机的工作环境因素 及其自身特点， 针对性的开展变频电动机软启动设计技术 参数设计， 具体参见表 1。 通过研究发现， 在刮板运输机中应用的一般电机和本 位设计的变频电机， 不仅高度大， 而且长度也大， 所以， 应 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要 作者简介院殷利明 （1990-） ， 男， 山西大同人， 研究生， 助理工程 师， 研究方向为机械设计及理论。 探讨刮板输送机变频电动机的设计应用 殷利明 （大同煤矿集团马道头煤业有限责任公司， 大同 037003） 摘要院在煤矿综采工作面中， 刮板运输机有着非常普遍的应用， 其作用是将采煤机在综采工作面开采的煤向地面进行运输。近年 来， 伴随科学技术的不断发展， 综采工作面自动化水平也获得了极大提升， 采煤效率逐渐增强， 与此同时， 为了更好地满足综采工作面 采煤运输需求， 刮板运输机也逐渐转向大运量、 长距离方向发展。为确保综采工作面采煤运输需求提供了巨大保障。 关键词院刮板输送机； 变频电机； 设计应用； 效果 图 1 变频电动机电气组成框图 83 内燃机与配件 项目名称指标值项目名称指标值 额定功率/kW 失步转矩倍数 额定电压/V 绝缘等级 额定电流/A 转速/ （r min-1） 400 2.2 1140 H 216 1500 额定频率/Hz 工作定额 功率因数/ 质量/kg 效率/ 50 S9 95 4000 96 表 1 变频电动机主要技术参数一览表 图 2 变频电动机控制系统原理图 当将上述电机配置在普通的刮板机上。 2 变频电动机设计注意事项 淤为避免电网受到启动刮板运输机过程中产生的强 大电流冲击， 应当将矿用隔爆型引动变电站配置在各台变 频电动机上， 刮板运输机的实际供电图主要为图 3 所示。 图 3 变频电动机供电示意图 矿用隔爆型 移动变电站 矿用隔爆兼本质 安全型开关 矿用隔爆型 移动变电站 刮板输送机机头 变频电动机 刮板输送机机尾 变频电动机 于由于变频电机在正常工作过程中的频率变化， 会对 综采工作面的通信电缆造成干扰。因此， 综采工作面配备 了 MHYVP 屏蔽通信电缆。 盂在综采工作面的实际应用中， 变频电机驱动系统可 以允许 2 台或 3 台变频电机同时工作。控制系统基于 CANOpen 总线实现对驱动系统主机的控制， 如图 4 所示。 榆以上变频电动机的设计具有良好的保护功能， 然而 为了控制电机发生故障，需要进一步设置完整的保护系 统， 将摩擦限矩器设置于加速器和变频电动机之间， 更好 的保护电动机。 3 变频电动机应用效果 淤随着变频电动机不断应用， 在控制和降低机械冲击 方面发挥了巨大的作用， 有效地控制了锻链的发生。于变 频电机应用于刮板输送机后，重载启动能力大大增强， 刮 板输送机从未出现过压死问题。盂完善的控制系统， 能够 对刮板运输机实际运行情况展开实施监测， 更便于工作人 员对设备进行维修。榆刮板运输机运行过程中， 变频电动 机能为对其负载情况实施监测，并对功率进行有效调整， 实现节能的作用。 4 结语 在综采工作面中，刮板运输机发挥着非常重要的作 用， 稳定的运输性能， 是提高综采工作面生产效率的关键。 在刮板运输机中应用变频电动机， 还可实时的监测输送机 的运行情况， 合理匹配输送能量， 达到良好的节能作用。 参考文献院 [1]赵晨光.煤矿刮板输送机监测系统[J].内蒙古煤炭经济， 2018 （05） . [2]阎斌斌.变频技术在刮板输送机中的应用研究[J].机电工程 技术， 2018 （07） . [3]陈煜.关于煤矿刮板输送机常见故障及处理措施的探讨[J]. 矿业装备， 2019 （01） . [4]庞佳.刮板输送机故障诊断方法研究[J].能源与环保， 2019 （09） . [5]任鑫.刮板输送机常见故障及预防方法分析[J].内蒙古煤炭 经济， 2018 （21） . [6]杨立海.双速大功率刮板输送机控制方法的研究[J].机械管 理开发， 2018 （12） . [7]徐士龙， 崔高强， 杜文虎.刮板输送机的现状与发展趋势[J]. 内蒙古煤炭经济， 2018 （23） . [8]陈以壮.基于故障树法在刮板输送机中易损部件的可靠性 分析[J].煤矿机械， 2019 （01） . 图 4 变频电动机驱动系统的主从控制示意图 控制终端 CANOpen 总线 主机主机 从机 MMM 84