刮板输送机的驱动方式对比

驱动方式

双速电机

调速型液力耦合器

CST

变频器

原理

采用双速电动机,实现刮板输送机的低速启动,高速运行。

相比较普通液力耦合器增加了电磁控制阀块, 通过具有智能控制的程序信号单元,控制供液排液阀块进行耦合器内部充液量的调试,进而实现传递力矩和能量的变化,同时具备过载保护功能。

CST 是一个由多级齿轮减速器加上 湿式离合器及液压控制组成的系统。 CST 的输出扭矩是由液压控制系统控制的,随着离合器上所加的液压压力而变化。

变频器驱动单速电动机,通过减速机驱动链轮。

重载启动特性

启动冲击大,易烧电动机

较好

启动转矩小,重载启动困难

不同品牌变频器差异较大

系统复杂度

较复杂

复杂

复杂

简单

初期投入成本

需要两根电缆,较低

效率

启动平滑性

冲击大

冲击小

冲击小

最优

功率平衡

无法实现

有此功能,但效果较差

有此功能,但效果较差

优,但不同品牌差异较大

维护成本

免维护

适用功率范围

400kW 以下

200kW 以上

不多见

全功率范围

断链保护功能

故障率

低,但不同品牌差异较大

使用寿命

电动机寿命短

较长

较长

刮板输送机的传统驱动方式及难点

  • 重载启动
  • 设备安装空间小
  • 全程动态功率平衡
  • 预防断链
  • 断链后的及时停机保护
  • 维护不方便

天信变频器应用于刮板输送机的优势

  • 采用直接转矩控制,启动转矩可达到额定转矩的 2.2 倍,保证重载情况下的启动转矩需求
  • 变频器控制精度高、动态响应快,实现全程机头机尾动态功率平衡
  • 变频器根据负载的状况设定与之适用的 S 型加减速曲线,降低机械及电气冲击,大幅降低故障率(驱动部、链条、链轮等),延长设备使用寿命
  • 根据链条强度设置最大转矩限制值,减少断链故障的发生
  • 具有软件转矩波动检测功能,实现断链自动停机保护
  • 具有低速检修模式,便于检修
  • 可灵活控制刮板输送机正反转及脱并机控制
  • 完全替代液力耦合器,采用直接对轮连接,简化机械系统,提高设备的机械效率和可靠性
  • 变频器采用交直交结构,减少系统电网无功损耗,提高供电效率
  • 启动电流较传统方式大幅降低,降低了对供电系统的要求,并为配电设备移到顺槽外创造了条件(见案例五)
  • 可补偿驱动系统配置差异(如电动机功率差异、减速机速比差异等)
  • 刮板输送机链条与中部槽、链轮的磨损,延长刮板输送机结构部件使用寿命
  • 通过煤量及变频器转矩检测可实现刮板输送机智能调速

3300V 变频器远距离驱动刮板输送机案例

工况

山西新元煤矿综采工作面刮板输送机采用 2×700kW 双速电机驱动,项目采用变频远距离供电方式,变频器最远供电距离 2500 米。

配置

工作面使用 1 台青岛天信电气有限公司 BPJV-3×1250/3.3 高压组合变频器产品,驱动 2 台 700kW/3300V 双速电机,变频器设置长距离供电模式,实际输出电缆长度 2500 米。组合变频器具备三通道驱动能力,采用「2 用 1 备」模式。

应用效果

变频器安装在固定联巷,该项目 2016 年 12 月 7 日正式投产使用, 运行稳定,改善了工作面的设备管理。运行过程中,变频器仍具备远距离 2.2 倍重载启动能力。

1140V 变频器远距离驱动刮板输送机(放顶煤工作面)案例

工况

阳煤五矿综采工作面采用放顶煤开采方式,前、后部刮板输送机均配置 2×400kW 异步电机。要求刮板输送机均采用变频驱动方案,变频供电设计最远距离不小于 1500 米,实际供电距离 1000 米。

配置

项目采用 4 台青岛天信电气有限公司 BPJ-400/1140 交流变频器,实现对前后部刮板输送机的驱动,前级供电由 2 台 1250KVA 容量移动变压器提供。

应用效果

本项目为国内首次实现刮板输送机中压变频器远距离(1000 米)供电模式,2014 年 3 月 20 日实施以来,实现无故障运行时间 25 周。目前已累计完成 3 个工作面的驱动任务。

大功率刮板输送机变频器驱动案例

工况

由于原 CST 驱动系统减速箱损坏率较高,且维修周期较长,严重影响了生产进度,决定采用变频驱动方案解决。

配置

使用三台青岛天信 BPJV1-2000/3.3 矿用隔爆兼本质安全型高压变频器驱动电机。

应用效果

神华神东大柳塔煤矿使用变频器后与同类型工作面损坏部件对比统计(统计周期为 1 年):

工作面

驱动方式

减速箱

冷却器

链条

哑铃销

压条

刮板

52303

变频驱动

0

0

3

3

1

0

52304

CST 驱动

2

1

7

16

5

4

全变频工作面案例

工况

兖矿集团兴隆庄煤矿工作面电压等级为 3300V,刮板输送机原驱动方式为高低速电机驱动,现在升级为变频驱动方案,并且将工作面的转载机与泵站全部改为变频驱动方式,实现全变频工作面。

配置

1 台 BPJV-3×525/3.3 和 1 台 BPJV-2×525/3.3,用于驱动刮板输送机、转载机、破碎机、乳化液泵站。 顺槽带式输送机采用青岛天信电气有限公司 BPJ-500/1140 联合驱动方案。

应用效果

工作面设备全部采用青岛天信电气有限公司的变频器驱动,未发现电磁兼容性问题。整个工作面用电冲击小, 减轻了供电系统的负担。

刮板输送机 1140V 变频改造项目案例

工况

平煤十三矿 104 工作面原来采用双速开关驱动刮板输送机,由于工作面条件复杂,断层较多,曾出现一个月烧毁 4 台电机的现象,经常有断链故障发生。

配置

本应用为改造项目,配置两台 BPJ-500/1140 变频器拖动 400kW 电动机,其中移动变电站及电动机沿用原设备。

应用效果

在原有移动变电站、电缆、电动机、驱动部不变的情况,增加变频器,改造简单,解决了双速电机启动过程中的机械和电气冲击,降低了相关设备的维修量以及故障停机时间,减少了设备后期的资金投入,提高了生产能力。目前,平煤股份下辖的十几个矿井的工作面刮板输送机已经基本实现了全面的变频驱动改造。

1140V 变频器产品

主要技术特点

  • 针对煤矿现场工况的一体化防爆设计和水冷却系统。
  • 控制组件模块化设计,通用性强、节省备件储存;模块之间采用 AMP 快速接插件连接,更换简便、易于维护。
  • 强大的系统软件,内置刮板、胶带、泵站、风机等多种控制宏程序,可一机多用。
  • 直接转矩控制,控制精度高、动态响应速度快,适于重载起动场合。
  • 多点多驱设备之间采用 CAN 总线通讯(组合产品在内部实现),实现多台设备主从联机、动态功率平衡,并支持光纤通讯,实现远程数据传送及监控。
  • 优秀的电磁设计有效降低输入输出谐波满足 EMC 标准要求。

选型列表

额定功率 (kW)

额定电流 (A)

运行方式

型号

外形尺寸 (mm)

重量 (Kg)

1140V

250

155

两象限

BPJ1-250/1140

1410×880×1120

≤ 1900

315

186

两象限

BPJ1-315/1140

1410×880×1120

≤ 1900

400

250

两象限

BPJ1-400/1140

1410×880×1120

≤ 1900

400

250

两象限

BPJ-400/1140

2200×1050×1150

≤ 2600

500

315

两象限

BPJ-500/1140

2200×1050×1150

≤ 2600

630

390

两象限

BPJ-630/1140

2200×1050×1150

≤ 2600

200

124

四象限

BPJ1-200/1140K

2200×1050×1150

≤ 2800

315

186

四象限

BPJ1-315/1140K

2200×1050×1150

≤ 2800

500

310

四象限

BPJ1-500/1140K

2200×1050×1150

≤ 2800

630

390

四象限

BPJ1-630/1140K

2200×1050×1150

≤ 2800

710

446

四象限

BPJ1-710/1140K

2200×1050×1150

≤ 2800

800

490

四象限

BPJ1-800/1140K

2200×1050×1150

≤ 2800

700

2×217

两象限

BPJ-700/1140

2200×1050×1150

≤ 2600

1000

2×310

两象限

BPJ-1000/1140

2200×1050×1150

≤ 2600

1250

2×370

两象限

BPJ1-1250/1140

2200×1050×1150

≤ 2600

2×250

2×155

两象限

BPJ-2×250/1140

2200×1050×1150

≤ 3000

2×315

2×195

两象限

BPJ-2×315/1140

2200×1050×1150

≤ 3000

2×400

2×250

两象限

BPJ-2×400/1140

2200×1050×1150

≤ 3000

2×500

2×315

两象限

BPJ-2×500/1140

2200×1050×1150

≤ 3000

3300V 变频器产品

主要技术特点

  • 针对煤矿现场工况的一体化防爆设计和水冷却系统。
  • 具有可选的变频器输出回路,可同时驱动 1 ~ 3 台设备运行,内部 CAN 总线通讯,主从联机、动态功率平衡。
  • 12 脉冲整流、三电平拓扑结构设计有效降低输入输出谐波,满足 EMC 标准要求,提高负载电机选配的兼容性,输出电缆长度满足 0 ~ 3000 米。
  • 控制组件模块化设计,通用性强、节省备件储存;模块之间采用 AMP 快速接插件连接,更换简便、易于维护。
  • 强大的系统软件,内置刮板输送机、带式输送机、泵站等多种控制宏程序,可一机多用。
  • 具有在线绝缘检测功能,检测设备本身及前级供电变压器、电缆、电机等系统的绝缘值,实时显示、报警及保护。
  • 具有电动机轴承、绕组、减速箱温度监测、显示和超温保护功能。
  • 具有无线调试功能,不用打开设备即可完成数据的上传和下载。
  • 具有数据自动存储功能,便于数据统计、分析,可连续存储 1 年。

选型列表

组合数

额定功率 (kW)

额定电流 (A)

型号

外形尺寸 (mm)

重量 (Kg)

1

525

117

BPJV2-525/3.3

2200×1250×1365

3500

855

192

BPJV2-855/3.3

2200×1250×1365

3500

1250

275

BPJV2-1250/3.3

2200×1250×1365

3500

1400

295

BPJV3-1400/3.3

2200×1250×1365

3500

1600

330

BPJV2-1600/3.3

2200×1250×1365

3500

2000

410

BPJV2-2000/3.3

3050×1250×1365

5800

2

2×525

2×117

BPJV-2×525/3.3

3050×1250×1365

5800

2×855

2×192

BPJV-2×855/3.3

3050×1250×1365

5800

2×1250

2×280

BPJV-2×1250/3.3

3050×1250×1365

5800

2×1600

2×330

BPJV-2×1600/3.3

3050×1250×1365

5800

3

3×525

3×117

BPJV-3×525/3.3

3905×1250×1365

7200

3×855

3×192

BPJV-3×855/3.3

3905×1250×1365

7200

3×1250

3×280

BPJV-3×1250/3.3

3905×1250×1365

7200

3×1600

3×330

BPJV-3×1600/3.3

3905×1250×1365

7200