igbt直接高压变频器在煤矿主井皮带机中的成功应1

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1、IGBT直接高压变频器在煤矿主井皮带机中的成功应用1引言马脊梁矿位于大同煤田西北部边缘地带,距集团公司约50km。井田面积170km2，现有三个综采队主采侏罗纪7＃，11＃和14＃煤层,地质储量50.7亿t。可采储量29.74亿t。井田水文地质条件简单，瓦斯含量低，为低瓦斯矿井。矿井于1996年6月技术改造完成后，核定生产能力为80万t。近年来随着企业内部管理水平的不断提升，矿井产量逐年增加。实际能力已达360万t。2改造前工作情况矿井煤流集中由高山主斜井强力胶带输送机（1996年改造前后设备参数见表1送至煤厂洗选外运。该机为双滚筒三机拖动方式。现采用三台6kV，400kW笼形异步电机与调速型

2、液力耦合器驱动两个主动滚筒，其中1号电机和2号电机同轴拖动卸煤滚筒。该拖动系统由于1996年技术改造时的先天不足而存在着严重问题。2.1存在的严重问题（1）各液力耦合器由于工作条件苛刻,现场条件较差,使得闭环伺服系统功能丧失。导致三台耦合器内部充油压力不匀,滑差不等,传动效率不一致,造成1号和2号同轴传动系统周期性震动剧烈。成为楼板共振的主要振源。（2）机头楼层的楼板浇筑厚度为10cm，楼层主次梁的强度及布局设计是针对改造前的拖动装置的，而现在的拖动装置由于电机功率增大。减速机体积增加，同是又增加了调速型液力耦合器，促使三台拖动装置各增加了一个联轴环节,电机距主梁距离增加了1.5m，电机轴向中

3、心线偏离次梁中心0.3m，使楼层无法吸收传动机构的振波。该楼层5个窗户玻璃无法安装，只好全部封堵，司控室地板砖全震碎，图牌无法上墙，为减轻震动影响，在该楼层下支了8根6m长的木柱。（3）液力耦合器技术条件要求严格，工作条件苛刻，自身故障率高。2.2由于以上三个问题的存在而又衍生出以下几个问题，这几个问题互相依赖，恶性循环（1）由于液力耦合器技术要求高，输入及输出端的联轴同轴度均不得大于20mm，现场也很难达到要求，即使达到，也由于系统震动剧烈而又难以保持。反过来即加剧震动，又使自身轴承寿命缩短。（2）由于同轴传动的液力耦合器滑差不等，传动效率不同，使得减速机各级齿轮变差液啮合状况变差，滚动啮合

4、过程存在着滑动，从而导致二轴及三轴齿出现疲劳片状剥蚀，高速轴轴承易损，机箱壳体研磨等，既增加自身震动烈度，又反过来影响各联轴节的同轴度。（3）由于液力耦合器因工作压力高而导致油温高，其专用水冷却器为266根Ф12×Ф10×1200紫铜管组成，细管内结垢后不易清除，即使每次目检都安排专人“捅”，也不能恢复其冷确效果。使液力耦合器长时期在高压，高温,高速的工况下工作，使得工作油稀释，化学成分变化，轴承润滑状况恶化，泵轮平衡铅块因孔壳膨胀飞脱，而导致动静失衡,自身震动加剧,现场维护难度加大,故障频繁,成为制约矿井生产的一个重要原因。3改造地点及技术条件基于强力胶带输送机所存在的上述问题及其在生产环节

5、方面的重要性，原有的驱动及控制已经不能满足矿井安全及生产的需要，必须立即加以改造，矿党政领导对此问题高度重视，矿长郭海同一方面全面及时的向集团公司领导反映情况，争取技改立项和资金，另一方面组织本矿技术人员搜集资料，进行技改方案论证。在集团公司吴汉庭副总经理及张义副总经理的大力支持下，在黄远平及吴兴利副总工程师的具体组织及机电处的大力协助下，经公开招标，决定使用成都佳灵电气制造有限公司生产的“JCC系列IGBT高压变频器”对该驱动系统进行改造，同时使用上普昱矿山设备有限公司生产的“KTW3-380S”主斜井皮带控制设备，以实现该系统的控制要求。IGBT高压变频器拟安装地点为高山主斜井井口配电室，

6、用以驱动STJ-1000/3×400型强力胶带输送机，该斜井倾角及胶带机各主要参数如表1所示。该胶带输送为在线生产设备，井口机为四层楼结构。1号和2号驱动设备安装在第四层，同轴驱动卸煤滚筒；3号驱动设备安装在三层井口底板上，单独驱动下皮带。全楼有10t天车一台和提料通道；三层配电室有足够的变频器安装空间，并有变频器及控制设备所需的高、低压电源及通断设备，四层司控室也有新型控制设备足够的安装空间，总之具备变频器工业试验的一切硬件设施。4现场试验的主要内容与要求成都佳灵电气制造有限公司生产的“IGBT高压变频器”是为我矿高山主斜井强力胶带机的技术改造而量身订做的，尽管其本身有许多优异特性，在订做时

7、技术协议中也有许多具体要求，但由于该胶带机为在线生产设备，故此2004年7月1日安装投运以来按生产工况需求进行如下试验。（1）功率自动平衡功能通过触摸屏液晶显示，三机的三相平均电压和电流基本一致，为:5.8kV、37A左右（随扫描频率而跳变）,整机运行平稳。（2）重载起动能力过载设定150％，转矩提升设定为35％，起动时间设定为100s，起动平稳无冲击。（3）软起软停功能起动时间100s，停机设定