缓冲胶带机降耗提效技术的实践与应用

田利青，晋煤集团煤炭加工利用分工司成庄洗选厂，048021

 [摘  要] 文章主要针对缓冲胶带机运行过程中空载时间长、无效能耗高、安全隐患多、无法远程监控等问题进行综合分析，通过增加变频调速装置、改进操作机构、设置可靠变频/工频切换、完善控制程序、增加触摸屏等方式，实现胶带机变频、工频两种控制模式，系统切换快捷、安全、可靠，同时采用E3PLUS控制模块解决了西门子200PLC与Devicenet网络不兼容的问题，实现了网络化总线控制。在胶带机运行过程中，变频器根据胶带机带载/空载自动选择高速/低速运行模式，实现了最大程度的低能耗运行，较以前相比至少可节能30%，实现了安全、高效、节能、降耗的目的。

[关键词] 缓冲系统；胶带机；自动提速；自动降速；降耗提效；

0前言

成庄洗选厂初始设计生产能力400万吨/年，随着矿井生产能力的不断提升，经过多次技术改造，生产能力达到800万吨/年以上，为保障矿井井下生产有序开展，在原煤提升系统中增加了缓冲系统，以保障原煤提升系统的不间断运行。其中缓冲胶带机是缓冲系统的重要组成部分, 在保障原煤提升系统持续不间断正常运行中发挥着重要的作用，主要表现在以下几个方面：一是充分利用了储煤场南侧的闲置空间作为缓冲储煤点，拓展了储煤场的存储空间；二是可以应对原煤入洗过程中301胶带机因突发性故障影响原煤提升的弊病，避免主提升系统停车带来的不良影响，保障了原煤提升了不间断运行；三是当主洗系统大型检修时原煤需大量落地存储时实现原煤缓冲落地，增加了系统运行的灵活性。

1 缓冲胶带机运行过程中存在的问题分析

缓冲胶带机在设计时采用常规的驱动方式，为避免301入洗胶带机突然停车影响原煤提升或造成堆煤事故，因此该胶带机在系统运行过程中始终处于不间断运行状态。其配电柜在安装投用初期，为了切换工频与变频线路方便，采用防误式刀开关（俗称刀闸），一般通过手动操作刀闸手柄实现线路的接通与断开操作。在实际运行过程中存在着诸多问题，主要表现在：

1、缓冲胶带机长时间空载运行，设备属于无效能耗运行，增加了电能消耗和成本投入；而且，设备长期空载无效运行，既加速了设备的损耗，也会影响使用寿命。

2、用于工频与变频切换的空开安装在配电柜内部，且距离母排较近，每次执行停送电操作都必须打开柜门在柜内执行，操作过程中易触碰到带电母排，发生触电事故。

3、原变频器配套的西门子200PLC与Devicenet网络不兼容，只能满足现场运行需求，无法进行远程监测与控制；如果增加转接卡的话，会造成通讯不稳定，影响系统运行的稳定性。

2 改进目的及思路

针对缓冲胶带机在实际运行过程中存在安全隐患多、无效能耗高、无法远程监控等问题，对缓冲胶带机进行技术改进，实现胶带机运行效率最大化。其总体思路是: 在现有基础上，通过增加变频调速装置、改进操作机构、设置可靠变频/工频切换、完善控制程序、增加触摸屏和远程通讯功能等方式，实现胶带机高、低速度自动选择运行，实现安全、高效、节能、降耗的目的。

3 具体实施方案

3.1提高安全性能

l 杜绝停送电触电事故，降低安全隐患

配电柜内部原来有两个刀闸，将上面的刀闸更换为隔离操作机构（见图1），下面的刀闸移到配电柜下面的隔层内，这样，可直执行停送电操作时就不需要打开柜门操作，或在已停电的情况下操作隔层下面的空开时也杜绝了触电事故，有效降低了现场的安全隐患。

图1空开更换为隔离操作机构     图2柜外增加隔离手柄操作机构

l 合理确定隔离操作手柄的安装位置，确保信号指示灯正常工作

根据柜门与空开间的距离调整柜内操作连接杆的长度，确定柜门上隔离操作手柄的安装位置；然后将柜门上的变频运行指示灯拆除，移至右侧工频运行信号下方，同时将原变频运行指示信号线缆移到相应位置，确保变频运行指示灯正常工作；最后将原变频运行指示信号附近合适位置开孔（孔径φ50mm），安装隔离操作手柄并固定，然后调整柜门后面的排线，要与旋转连接杆保持一定的距离，防止转动时磨损线缆。（见图2）

l 增加一套变频调速装置，双控制系统安全运行

为缓冲胶带机增加1台变频器，配套增加散热风机和测速装置，满足变频器的散热需求，实现变频控制的速度监测和自动调整功能；在配电室增加1台变频控制柜，除控制变频器以外，还把原交流接触器控制整合到变频柜内，实现缓冲胶带机双控制系统（即：交流直接控制和变频器控制）。

l 变/工频切换安全、快捷、稳定

为确保缓冲胶带机的安全、稳定、高效运行，配套设计安全可靠的系统切换装置：一是利用配电柜上的变频与工频切换按钮，通过旋转按钮实现变频控制与工频控制的切换；二是在配电室隔层内设有双向切换隔离刀闸，既可以保证不向变频器返送电，还能保证始终有明显的断点，确保变频和工频不能同时送电，增强系统运行的安全稳定性。

l 完善保护装置，应对突发故障

将胶带机的主要保护装置（拉线、堆煤）分别接入变频器的运行使能（急停输入）和系统信号模块，当变频器一旦出现失速或者其它异常情况下，现场的保护装置可以跳过控制直接停止变频器运行，增加安全可靠性。

3.2节省电能消耗

l 胶带机运行高、低速度自动调整

完善控制程序，将电流参数与运行速度进行整合，设计高、低速自动切换程序，通常情况下胶带机采用低速运行模式（30Hz,2.3m/s），当运行过程中出现卡堵或洗煤301皮带停车时，变频器自动调整胶带速度采用高速运行模式。

l 自动提速：当运行过程中出现卡堵或301入洗皮带停车时，缓冲胶带机的电流会升高，当电流高出正常值10A时，变频器自动调整胶带速度至高速运行模式

       高低速度切换曲线              高低速度运行电流变化

              图3  高低速度切换曲线与电流变化

（50Hz,3.6m/s）。（见图3）

l 自动降速：当301入洗胶带机运行、缓冲胶带机的运行电流降至正常电流值58A，且这两种条件同时具备并持续15分钟后，变频器会自动调整胶带机至低速运行模式。

l 实现触摸屏功能

在配电柜内增加带触摸屏的西门子200PLC控制系统，触摸屏可以直接显示设备的运行参数、故障状态以及实际胶带速度。同时，通过触摸触屏可以实现手动设定初始速度和调节高、低速度的设定值。

3.3采用E3PLUS控制模块，实现网络化总线控制

针对原变频器配套的西门子200PLC与Devicenet网络不兼容的问题，在变频柜内增加一个E3PLUS控制模块，通过E3与Devicenet网络连接实现远程控制，仅控制启停车，中间过程包括启停车、故障判断、速度运算、升降速的选择等仍由原PLC执行，数据参数、故障代码、运行状态通过上位机组态软件IFIX4.0以OPC通讯的方式向PLC获取，最终通过Devicenet网络实现设备正常稳定运行与远程监控。

4技术关键及创新点

4.1采用多种方法，提高胶带机的安全性能

通过采用隔离手柄操作机构取代刀闸开关、安装隔离手柄、将刀闸开关移至隔层、增加变频实现双控制系统、变/工频快捷切换、主要保护接入变频器的运行使能和系统信号模块等方式，提高胶带机的安全性能。

4.2胶带机运行高、低速度自动调整，最大程度节省电能消耗

通过将电流参数与运行速度进行整合，设计高、低速自动切换程序，使胶带常规情况下采用低速运行模式，当运行过程中出现卡堵或洗煤301皮带停车时，变频器自动调整胶带速度采用高速运行模式，既保障了原煤提升的不间断运行，也减少了胶带机无效能耗。

4.3采用E3PLUS控制模块，实现网络化总线控制

通过在变频柜内增加一个E3PLUS控制模块，解决了西门子200PLC与Devicenet网络不兼容的问题，实现远程信号传输与监测功能，保证设备正常稳定运行。

5实施效果

5.1改造后，缓冲胶带机实现了变频、工频两种控制模式，系统切换快捷、安全、可靠；

5.2胶带机运行时变频器会根据现场的实际情况自动调整胶带机带速，实现了最大程度的低能耗运行，与原驱动运行相比可节能30%左右；

5.3在执行停送电操作时只需扳动柜门的隔离手柄即可完成，避免在柜内操作带来的安全隐患，有效降低了触电事故的发生率。

6结束语

通过改造，缓冲胶带机在运行时会随着现场的实际运行工况自动调整胶带机带速，实现了最大程度的低能耗运行；执行停送电操作时只需扳动柜门的隔离手柄即可完成，有效降低了触电事故的发生率，实现了远程监测与控制功能，提高了经济效益，是洗选系统胶带机综合性能提升技术改造中较为成功的一例，与国内外相关技术相比具有领先水平，值得在行业内推广应用。

作者简介：田利青（1977.5—），女，1998年参加工作，晋煤集团成庄矿洗选厂技术员，联系电话：3616650。