摘要：文章以高壓變頻器在煤礦綜采工作面刮板輸送機(jī)上的應(yīng)用為研究對(duì)象，首先對(duì)煤礦綜采工作面情況與高壓變頻器進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，隨后對(duì)煤礦綜采工作面刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行了比較分析，最后探討了高壓變頻器的故障檢修維護(hù)，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器;刮板輸送機(jī);應(yīng)用

前言：在煤礦綜采工作開展過程中，刮板輸送機(jī)是不可或缺的一項(xiàng)生產(chǎn)設(shè)備。在傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式下，導(dǎo)致刮板輸送機(jī)很容易出現(xiàn)運(yùn)行過載、效率低下等問題，對(duì)煤礦綜采整體生產(chǎn)作業(yè)開展帶來了不利影響。通過加強(qiáng)高壓變頻器在煤礦綜采工作面刮板輸送機(jī)中的應(yīng)用，能夠有效實(shí)現(xiàn)上述問題解決，顯著提高刮板輸送機(jī)的運(yùn)行效率，降低了故障發(fā)生概率，促使刮板輸送機(jī)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，為整體煤礦綜采工作開展提供了良好保障。

一、煤礦綜采工作面情況與高壓變頻器介紹

現(xiàn)有某煤礦綜采工作面，名為1034采區(qū)，東起83采區(qū)上山，西至1034F11正斷層煤柱線;南鄰1032工作面（尚未開采），北鄰1036工作面（尚未開采）。工作面長(zhǎng)464m，寬176m，斜面積81664m2。工作面開采煤層為10煤層，煤層厚度2.80m，煤層傾角為18°。10煤層為賦存較穩(wěn)定的中厚煤層，宏觀煤巖類型為半亮～半暗型煤，油脂～弱玻璃光澤，粉、鱗片至碎塊狀，內(nèi)生裂隙發(fā)育。10煤層為兩層，101和102煤層間距1.77～4.83m，平均3.29m。101為主采煤層，厚1.60～3.40m，平均厚2.80m。10煤層上距72煤組102.8～115.1m，平均108.6m;下距一灰距離為39.53～46.07m，平均42.70m。1034工作面煤層較穩(wěn)定，煤層厚度1.6m～3.4m，平均煤厚2.8m，屬中厚煤層。本著積極推廣新技術(shù)、新工藝、新裝備和現(xiàn)代化管理技術(shù)的原則，力求實(shí)現(xiàn)礦井的高產(chǎn)高效、優(yōu)質(zhì)低耗，決定工作面采用走向長(zhǎng)壁采煤法，綜合機(jī)械化開采工藝。回采工藝流程如下：采煤機(jī)落煤裝煤→推移工作面刮板輸送機(jī)→拉移支架→煤機(jī)落煤裝煤（第二刀）。

在上述1034采區(qū)工作面中，針對(duì)刮板輸送機(jī)配置了高壓變頻器。其他工作面刮板輸送機(jī)采用了傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式，即低速液力耦合驅(qū)動(dòng)器與雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。高壓變頻器為礦用隔爆兼本質(zhì)安全型高壓變頻器，產(chǎn)品型號(hào)為BPJV2-1600，適用于刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)、乳化液泵站、轉(zhuǎn)載機(jī)等場(chǎng)合，不能用于絞車等四象限運(yùn)行場(chǎng)合[1]。該高壓變頻器有著以下特點(diǎn)：（1）模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于檢修;（2）12脈沖整流，減少對(duì)電網(wǎng)的污染;（3）實(shí)時(shí)存儲(chǔ)故障和運(yùn)行信息，可連續(xù)存儲(chǔ)3年，具備無線調(diào)閱功能;（4）采用外部水冷卻方式。主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

變頻器組成。從結(jié)構(gòu)組成來看，如圖1所示，變頻器的外形為長(zhǎng)方體，分為3個(gè)腔室，從右至左，依次為整流腔室、逆變腔室、出線腔室。整流腔室主要包含真空接觸器、整流模塊、預(yù)充電回路以及控制電源等;逆變腔室內(nèi)置1路調(diào)制單元，每個(gè)調(diào)制單元包含高壓濾波模塊、功率模塊組成的逆變模組及逆變控制單元等元器件。低壓接線腔室位于殼體的左側(cè)上部。變頻器的主要發(fā)熱元器件直接固定在變頻器背面檢修門的兩個(gè)水冷板上，變頻器運(yùn)行過程中功率器件產(chǎn)生的熱量傳到水冷板上，由冷卻水將熱量帶走。變頻器兩個(gè)腔室的后水冷板采用外部冷卻水進(jìn)行冷卻。冷卻水的出水口、進(jìn)水口如分別位于兩個(gè)腔室后水冷板的上、下方。根據(jù)變頻器的功率等級(jí)確定水流量，變頻器外水流量不得低于16（12、10、8）L/min。從電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成來看，該變頻器主要由主回路、控制單元、整流單元、逆變單元、濾波單元、顯示單元和充電單元組成。

二、煤礦綜采工作面刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方式比較

高壓變頻驅(qū)動(dòng)與低速液力耦合驅(qū)動(dòng)器與雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行對(duì)比，三者各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中對(duì)低速液力耦合驅(qū)動(dòng)器而言，優(yōu)點(diǎn)是本身也帶有一定的軟啟動(dòng)功能，但缺點(diǎn)是效率低下，且消耗的能源較高。同時(shí)由于驅(qū)動(dòng)零部件很多都是進(jìn)口零部件，導(dǎo)致后續(xù)維修困難，維修成本居高不下、雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是能夠結(jié)合實(shí)際工況，自由進(jìn)行高速與低俗的切換。該驅(qū)動(dòng)方式缺點(diǎn)也很明顯，比如在啟動(dòng)時(shí)，容易對(duì)設(shè)備造成卡片大的沖擊。驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)布置難度高，投資高，電纜故障處理較為復(fù)雜困難。除此之外，動(dòng)態(tài)功率平衡較為困難，很容易出現(xiàn)過載問題，嚴(yán)重影響電機(jī)使用壽命。而變頻驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)比較明顯，軟啟動(dòng)性能優(yōu)良，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，能夠自由調(diào)節(jié)啟動(dòng)加速時(shí)間。不僅如此，還能夠自由變頻調(diào)速，并模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于檢修[2]。缺點(diǎn)是對(duì)檢修人員的專業(yè)技術(shù)能力要求較高。

在1034采區(qū)工作面的刮板輸送機(jī)中，通過應(yīng)用高壓變頻器，相較于其他工作面，主要能夠體現(xiàn)出以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

啟動(dòng)電流較小，設(shè)備在停啟時(shí)，更加穩(wěn)定，電網(wǎng)沖擊大大減小。一般在刮板輸送機(jī)初次啟動(dòng)時(shí)，能夠從1A電流開始，并且還可以自由調(diào)節(jié)啟動(dòng)加速的時(shí)間，從而能夠全面保障設(shè)備整個(gè)啟動(dòng)過程更加平穩(wěn)順暢，減少了對(duì)刮板輸送機(jī)的沖擊。與此同時(shí)，通過應(yīng)用該高壓片變頻器，借助其過載保護(hù)功能，還能夠有效避免刮板輸送機(jī)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，發(fā)生過載問題。因此能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行有效地保護(hù)，更有利于電機(jī)使用壽命的延長(zhǎng)。安裝了高壓變頻器的刮板輸送機(jī)，最大啟動(dòng)電流不超出輸送機(jī)電機(jī)額定電流的1.5倍，因此不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊波動(dòng)影響，同時(shí)電網(wǎng)本身存在較大波動(dòng)時(shí)，也不會(huì)對(duì)刮板輸送機(jī)正常啟動(dòng)帶來影響。

安裝了高壓變頻器的刮板輸送機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)重載軟啟動(dòng)。在高壓變頻驅(qū)動(dòng)的助力下，顯著提高了刮板輸送機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此便于刮板輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)重載軟啟動(dòng)，整個(gè)驅(qū)動(dòng)過程較為穩(wěn)定流暢，顯著降低了斷鏈?zhǔn)鹿实姆ň€概率。從當(dāng)前在1034采區(qū)工作面的刮板輸送機(jī)應(yīng)用高壓變頻器情況來看，尚未發(fā)生因?yàn)閱?dòng)造成的壓溜事故問題，也沒有因?yàn)橹剌d啟動(dòng)，出現(xiàn)斷鏈?zhǔn)鹿省?/p>

（1）減輕了控制操作的難度，且由于速度調(diào)整比較靈活，對(duì)后續(xù)檢修也帶來了較大的便利。由于該高壓變頻器本身有著非常高的自動(dòng)化程度，同時(shí)結(jié)合實(shí)際需求，合理進(jìn)行程序參數(shù)設(shè)置，能夠有效滿足刮板輸送機(jī)各種運(yùn)行方式。比如在高壓變頻器的控制下，能夠?qū)崿F(xiàn)刮板輸送機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行，還能夠?qū)崿F(xiàn)刮板輸送機(jī)低速以及高速的靈活運(yùn)行。在刮板輸送機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，還能夠結(jié)合實(shí)際需求，靈活調(diào)整其運(yùn)行速度，控制器停止位置，因此這對(duì)刮板輸送機(jī)的檢修提供了非常大的便利。除此之外，在刮板輸送機(jī)上使用高壓變頻器后，輸送機(jī)本身運(yùn)行磨損也得到了顯著降低，尤其是刮板輸送機(jī)的鏈環(huán)尾部、鏈輪肩部等磨損減小。在以往維修時(shí)，需要每月截一次鏈條。在使用高壓變頻器后，時(shí)隔半年才截一次，不僅有利于降低檢修成本，整體檢修效率也得到了顯著提升。

（2）刮板輸送機(jī)故障率明顯降低。在傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式下，刮板輸送機(jī)在進(jìn)行重載啟動(dòng)時(shí)，由于啟動(dòng)鏈條需要承受較大的張緊力，從而嚴(yán)重削弱鏈條的強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)鏈條斷裂故障事故現(xiàn)象。而采用高壓變頻器，上述事故現(xiàn)象發(fā)生率明顯降低。因?yàn)楦邏鹤冾l器能夠降低重載啟動(dòng)帶來的沖擊，確保刮板輸送機(jī)電機(jī)能夠緩慢、平緩啟動(dòng)。從而有效減輕對(duì)鏈條帶來了的沖擊影響，降低了斷鏈?zhǔn)鹿实陌l(fā)生。與此同時(shí)，刮板輸送機(jī)電機(jī)、鏈輪、鏈條等所有傳動(dòng)部件，整個(gè)運(yùn)行過程在高壓變頻器的控制下，均能夠保障功率平衡，因此能夠有效減少鏈條、刮板損壞概率，事故率明顯降低，設(shè)備使用壽命因此得以有效延長(zhǎng)。比如通過統(tǒng)計(jì)1034采區(qū)工作面的刮板輸送機(jī)施工發(fā)生概率，在采用高壓變頻器后，沒有出現(xiàn)一次因變頻器故障而造成的停產(chǎn)事故，也沒有出現(xiàn)刮板輸送機(jī)鏈條、刮板、鏈輪等嚴(yán)重?fù)p壞事故。

三、故障維修檢修

首先是日常維護(hù)。在變頻器井下運(yùn)行期間，操作人員需要對(duì)變頻器進(jìn)行日常維護(hù)，具體維護(hù)要點(diǎn)如下：（1）做好變頻器外觀擦拭、清潔工作，保持殼體上方無積水。（2）查看變頻器運(yùn)行信息列表，記錄異常信息。（3）查看變頻器的溫度顯示值。若溫度值偏高，應(yīng)檢查該路供水是否正常。（4）查看變頻器的濕度顯示值。若濕度值偏高，應(yīng)檢查內(nèi)部干燥劑是否失效。如果干燥劑發(fā)黃失效，應(yīng)及時(shí)更換。（5）在完成日常維護(hù)后，應(yīng)詳細(xì)填寫《設(shè)備日常維護(hù)記錄表》。

其次是定期維護(hù)。在定期維護(hù)時(shí)，應(yīng)注重做好以下要點(diǎn)：（1）根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，檢查接地是否良好。（2）檢查便變頻器水冷系統(tǒng)是否良好，若出現(xiàn)水道堵塞應(yīng)及時(shí)清理?？赏ㄟ^出水口觀察流量，判斷水冷系統(tǒng)是否良好，還可以通過檢查歷史故障中是否有超溫故障或在運(yùn)行過程中觀察溫度上升狀況，來判斷冷卻系統(tǒng)的正常與否。（3）檢測(cè)變頻器內(nèi)部是否有結(jié)露，變頻器內(nèi)部必須放置干燥劑，干燥劑放置于變頻器整流腔體以及逆變腔體內(nèi)。（4）檢查變頻器殼體是否存在積水，重點(diǎn)檢查部位是變頻器后門上方、殼體固定螺栓處。

最后是變頻器的檢修。在實(shí)際檢修時(shí)，應(yīng)落實(shí)以下要點(diǎn)：（1）在線漏電故障，故意原因多是系統(tǒng)對(duì)地絕緣低。在檢修時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)變頻器在充電后（主接觸器吸合）報(bào)漏電故障，而不充電不報(bào)此故障，則需要檢查輸入電纜是否漏電。如果變頻器在主接觸器斷開情況下報(bào)漏電故障，則需要檢查變頻器、電機(jī)及輸出回路負(fù)荷電纜是否漏電[3]。（2）整流側(cè)溫度繼電器故障。該故障一般為整流側(cè)溫度超溫導(dǎo)致溫度繼電器分?jǐn)?。在?shí)際檢修時(shí)，需要檢查整流側(cè)水冷板供水是否正常。溫度繼電器是正常動(dòng)作還是損壞，如果損壞，可以通過參數(shù)屏蔽后繼續(xù)運(yùn)行。（3）整流側(cè)水冷板超溫故障。該故障多是因?yàn)檎鱾?cè)水冷板溫度高于保護(hù)值或溫度傳感器所導(dǎo)致，在實(shí)際進(jìn)行故障檢修時(shí)，需要先檢查整流側(cè)溫度保護(hù)值設(shè)置是否合適;然后再檢查整流側(cè)水冷板供水是否正常。最后再檢查溫度傳感器是否損壞。

總結(jié)：總而言之，在煤礦綜采工作面之中，刮板輸送機(jī)是非常重要的設(shè)備。該設(shè)備采用傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式，雖然也能夠正常進(jìn)行煤礦生產(chǎn)，但受傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)種種缺點(diǎn)影響，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行效率較低，運(yùn)行成本居高不下。因此必須要在刮板輸送機(jī)設(shè)備中應(yīng)用高壓變頻器，有效實(shí)現(xiàn)上述問題解決，從而推動(dòng)煤礦開采實(shí)現(xiàn)更好發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：

余洋（1988.12-），男，漢族， 安徽懷遠(yuǎn)人，助理工程師，供職于安徽省淮北礦業(yè)集團(tuán)，研究方向：礦山機(jī)電