综采刮板运输机大功率变频驱动系统及与CST、TTT系统的性能比较.pdf

收稿日期2008 - 11 - 19 作者简介牛旭原,高级工程师,现在神东设备管理中心工作。 综采刮板运输机大功率变频驱动系统 及与CST、TTT系统的性能比较 牛旭原 神东设备管理中心,内蒙古 鄂尔多斯 017029 摘 要本文就大功率变频驱动刮板运输机在国外的应用情况和变频电机参数、 性能作了简单介绍,并与CST、TTT进 行了比较。以期增进相关人员对综采工作面变频刮板运输机的了解和认识。 关键词刮板机;变频驱动;CST;TTT;节能减排 中图分类号TD0528. 3 文献标志码C 文章编号1008 - 0155200902 - 0075 - 03 0、 引言 目前国内所有矿用大功率刮板运输机驱动都 是采用电机减速器液力耦合器如DBT CST 或电机液力耦合器减速器形式如JOY TTT。上述驱动方式虽然都可实现电机软启动 并且有较大的启动转矩,但其并没有显著的节能特 点。大功率刮板运输机既要实现高效节能又要满 足软启动和较大的启动转矩,目前唯一的方法就是 采用变频驱动。大功率刮板运输机变频驱动在国 外已成熟应用,国内尚未有使用,目前神东正在进 行这方面的尝试。 1、 大功率刮板运输机在国外的应用情况 德国Breuer公司从上世纪90年代已开始将 交流变频技术应用于矿井刮板运输机驱动,到 2003年工作面刮板运输机变频驱动技术成熟。目 前其变频电机功率有400kW、500kW、700kW、 1000kW ,最大1200kW ,德国、 英国、 斯洛文尼等国 都有 应 用。现 在 用 最 大 驱 动 电 机 功 率 达 为 1000kW ,共5套,其中31000kW 3套, 2 1000kW 2套。 2、 大功率变频电机结构和主要参数 2. 1结构 Breuer变频电机的主要结构特点是电机和变 频器一体化,结构紧凑,体积小。 2. 2变频电机主要参数 电 机功率kW12001000700500 参数 额定电压V1140114011401140 额定电流A337033102225310 额定绕组电流A745600485320 额定转速r/ min1490149014901490 最大转速r/ min1800180018002000 57 技术与经济 内蒙古煤炭经济 2009年第2期 电 机功率kW12001000700500 额定转矩Nm7692641044903200 额定频率hz50505050 最大频率hz60606067 绝缘等级FFFF 重量kg7000700070004500 变频器 额定输入电流A840700700350 电容器额定电压V DC1500150016501650 电容器放电时间min10101012 冷却方式水冷水冷水冷水冷 额定流量1/ min25252520 2. 3 1000kW变频电机特性曲线 2. 4 1000kW变频电机外形尺寸 2. 5 21000kW变频刮板运输机系统简图 3、1000kW变频系统与CST和TTT系统技术性能比较 67 技术与经济 内蒙古煤炭经济 2009年第2期 序号项目交流变频系统CST系统TTT系统备注 一电机 1功率kW1 ,0001 ,0001 ,000 2额定电压V1 ,1403 ,3003 ,300 3额定输出扭矩N. m6 ,5006 ,3986 ,401 4最大输出扭矩N. m14 ,10015 ,96125 ,838 5最大/额定倍数2. 172. 494. 04 6功率因数10. 9120. 909 71 000kW时效率97. 65 97. 80 97. 50 8刮板机启动过程中电压降对扭矩减小≈0≈10 ≈10 实际观测压降5 9输出有效最大扭矩N. m13 ,76914 ,04922 ,673 二软启动装置 1需要传递最大扭矩N. m13 ,76914 ,04922 ,673 2允许最大扭矩N. m14 ,100650 ,000 3效率100 98. 5 97 4实际输出最大扭矩N. m13 ,76913 ,83821 ,993 三传动系统 1减速器速比283328 2减速器98 98 98 3作用到链轮最大扭矩N. m377 ,812447 ,525603 ,479 4最终对比100. 0 118. 5 159. 7 5整体效率95. 7 85. 0 83. 4 四链速m/ s1. 791. 591. 79 1链速对比112. 6 100. 0 112. 6 从上表数据分析如下 1、 交流变频驱动整体效率最高,CST次之, TTT最低。 2、 在重载启动时,软启动系统输出最大扭矩 JOY公司TTT最大,交流变频和CST基本相当。 因为设计链速不同,减速器速比不同,最后作用到 链轮的最大扭矩也不同,JOY公司的TTT最大, DBT的CST次之,交流变频最小。 交流变频最大优点是可实现恒扭矩工作,而 CST和TTT依靠电机转速和电流获得大扭矩,因 此在正常运转时交流变频系统性能优于CST、 和 TTT ,但重载启动时与TTT差异较大。 4、 刮板机变频驱动系统与传统驱动系统的优 缺点对比 4. 1优点 1降低能耗一般可降低50 。 2启动电流小,对电网无冲击。 下转第74页 77 技术与经济 内蒙古煤炭经济 2009年第2期 棚距为0. 7m ,所以在用煤电钻打炮眼时,炮眼的深 度一般控制在0. 8m ,放完炮及时架设好临时支护, 人工装煤至刮板运输机,出货完毕后,对巷道外形 及时修整,修整完后立即架棚支护。封好帮顶,打 好木棚子,每个小班一般能完成3个循环,最高纪 录完成5个循环。这样,即保证了支护质量,又加 快了掘进速度。 四、 经济效益分析 由于六采区外部右二片上层前顺槽紧贴断层 面布置,多回收20m宽、850m长的一条煤柱,多回 收煤炭4. 5万t ,外销煤炭每吨利润50元,创收达 200余万元。 六采区外部右二片上层前顺槽木棚支护。棚 距由0. 8m降至0. 7m ,每米增加0. 2架木棚,巷道 全长850m ,增加170架,每架坑木消耗为0. 33m3, 合计消耗木材增加56. 1m3。由于巷道贴断层施 工,围岩破碎,增加封帮封顶木材量42. 5m3,每立 方米木材价格为695元,合计增加费用6. 9万元。 通过多回收煤炭所创价值与多消耗木材费用 相减,总计多创收价值仍在200万元以上。 五、 结论与建议 1、 结论 六采区外部右二片上层前顺槽自2006年1月 开始贴断层面掘进,至2006年5月末全部施工完 成,再到2006年12月末采面基本回采完毕,回采 过程中安全顺利,实践证明,紧贴断层面施工巷道 并回采是完全可行的。 2、 建议 1 由于断层破碎带内侧压较大,木棚腿折断 较严重,建议今后在此条件下巷道支护采用梯形铁 棚支护,以增加侧向支护强度,采面回采后金属铁 棚子还可以回收重复利用,降低煤炭生产成本。 2 灵北矿虽然水文地质简单,地测部门也做 了大量细致的工作,做出了准确判断,为六采区同 样外部右二片上层前顺槽紧贴断层面布置提供了 科学依据。如果在其他地质条件下同样采用此方 法,也一定要做好水文地质分析工作,保证煤炭生 产安全。 责任编辑 熊红婴 上接第77页 3速度可调,转矩可调。 4增加链条使用寿命,由于变频刮板机可低 速大扭矩启动,因此减小了对链条的破坏力。 5由于启动电流小,运行平稳,减少了对机械 结构的冲击,可延长设备使用寿命。 6驱动装置体积小。 7刮板机压死时可长时间大扭矩启动。 8功率因数高,可达到1 ,无功损耗减少9 左右。 9多电机运转时系统功率平衡性能高。 10后期维修成本和运行成本低。 4. 2缺点 1供电电压低,目前最大为1140V。 2变频电机需要2根电缆供电对于普通的 313kV电压、1000kW交流电机需1根95mm2电 缆供电,而同功率变频电机需2根150mm2电缆供 电。 3对供电质量要求高。 4出现故障时影响生产程度大,系统维护要 求职工技术水平高。 5供电系统复杂,设备多,需要新开发组合开 关。 6首次购置成本高。 5、 结语 节能减排工作不仅是国家政策的要求,同时也 是企业发展的战略之一。在工业生产领域广泛使 用变频拖动技术就是节能降耗的重要手段,但由于 受到交流变频技术本身发展的限制,大功率变频驱 动的广泛应用目前还是受到相当的制约。本文通 过对国外大功率刮板运输机变频驱动的介绍和与 现用刮板机驱动系统的比较,以期国内煤炭行业同 仁的共同努力,能够在开发和应用大功率变频驱动 技术方面取得突出成绩,提高设备的技术水平和生 产效益。 责任编辑 熊红婴 47 技术与经济 内蒙古煤炭经济 2009年第2期