煤矿皮带机电控系统故障分析

摘要：分析煤矿皮带机电控故障问题，针对性的指出相关的优化方案，为此后煤矿皮带机电控系统的优化工作提供更多的借鉴依据。指出了煤矿皮带机电控系统的故障原因，细化故障类型，在遵循控制原理的基础上提出变频与系统优化改造方案。将优化后的方案进行实例应用，效果良好，可以有效改善运行期间的故障问题，提高运行效率，确保安全运行，为企业带来更多的经济利益。

关键词：煤矿皮带机；电控系统；故障；优化方案

1煤矿皮带机电控系统故障原因

电气故障与机械故障属于煤矿皮带机电控系统常见的故障因素，其中电气故障为主要原因。当皮带机电控系统无法正常运行时，其导致的紧急停车会严重影响企业的正常生产，降低生产效率。而焊接点与插件属于诱发电控系统故障的关键因素，在长期使用过程中，电控系统的零件会出现不同程度的磨损，以致影响了机器的实际运行效率，此时若得不到及时维修与调整，则会导致设备无法正常运转。同时，受煤炭湿度以及皮带阻力的影响，电控系统的稳定性较差，极易因皮带振动而导致煤屑洒落或跑偏问题。除此之外，实际生产后，皮带机根据司机的操作实现启动至加速的过程，期间皮带运行时间受限，电压系统稳定性较差，极易引发故障问题[1]。

2煤矿皮带机电控系统故障解决对策

一方面应检查传感器，电控系统在发生故障问题后，应立即停止运行，检修人员及时检查传感器的状态，并进行相应的维护与检修；另一方面应检查磁力启动器，若传感器未发现故障问题，应及时检查磁力启动器，通过吸合现象判断其故障原因。若表现出直接停车或者不吸合问题时，则表明磁力启动器的开口控制回路存在故障问题。显示器虽然会显示故障信号，但却表现出吸合状态，此时检修人员应全面检查入口与松闸位置的开关，并进行详细分析记录。当若检查传感器与磁力启动器均未发生故障问题时，则进行全面的故障分析与排查，比如胶带低速打滑会导致机器无法正常运行，此时应及时调整皮带机的运行速度[2-4]。

3煤矿皮带机电控系统的改造方案

3.1控制原理

一方面是优化主控部分，即煤矿皮带机的核心部分。系统配备压力传感器、位置传感器、驱动滚筒以及清扫器等组件。利用高性能矢量控制的变频器有效控制电控系统，顺利完成皮带机的运输堆料工作，此时变频器有效监测日常的工作状态，并通过加速电流控制模式在显示器内展现皮带机的运行状态，实现各个工作流程的有效监控。在每一节皮带的下方安装压力传感器，当煤炭运输量超出标准值时，PLC控制器迅速接受压力开关闭合的信号，并根据程序查找超载机器，处理多余的堆料。当皮带运输机出现跑偏问题时，应在皮带机的左右位置设置开关，当跑偏后，PLC控制器促使驱动滚筒矫正，使其恢复正常的运行模式[5]。另一方面应做好设备运行优化工作，通过配置操作面板显示设备的运行参数，选择直流调速装置，以有效控制电机启动，全面掌握调速过程。

4新查庄煤矿矿用皮带机变频电控系统的应用

4.1原有皮带机电控系统控制情况

新查庄煤矿采用DX3型皮带机，其中带速为2.5m/s，带宽为1000mm，设计运输能力为700t/h。配用电机功率为3×250kW，电压为660V，且皮带机的输送长度为890m。皮带机通过皮带与滚筒间的摩擦力驱动皮带运行，初期投入费用较低但需要较大的维修成本，且皮带机设于回风巷内，因并未做好液力耦合器的维护工作而导致漏油问题，存在较大的安全隐患问题[6]。

4.2系统改造方案

4.2.1主控系统改造

将原控制方式改为变频电控模式，利用3台高性能矢量控制变频器控制3台电机，构成主从驱动系统，并利用传感设备采集电控系统的运行状态信息，配合系统有效实现保护功能，完成工艺控制。主控系统采用性能可靠且技术先进的可编程控制器，配备控制组件与多种检测设备，以有效完成设备闭锁、速度闭环等控制工作。司机利用可操作控制台按钮控制皮带运输机的运行模式，利用人机界面与指示灯了解皮带运输机的运行状态参数，设定运行模式与参数信息。

4.2.2变频系统改造

同时还应完成变频系统的改造工作，采用单机驱动、制动单元以及制动电队的方案。采用690V低压变频器，并在控制单元中配备Vacon系统总线模块、通讯模块以及配码盘模块，以有效接收电机速度的反馈信号，精准控制电机的运行状态。运输皮带较长，存在较多的传动点，为了有效平衡整个皮带的张力系统，应采用“助力点”方式确保运行，且各传动点之间应保证转矩平衡与速度同步。为了实现各传动点的主/从控制，应利用Vacon系统总线实现主/从控制，通讯速率必须达到12Mbit/s。各单机应采用制动电阻与制动单元的运行方式，做好快速停车与发电能耗处理工作。Vacon系统与变频器功率相等，可以达到250kW的制动要求，促使皮带正常运行。为了确保皮带正常停车，还应在主回路停电的基础上，继续控制变频器，确保皮带机安全停车。

4.3改造效果

4.3.1系统特点

（1）本电控装置可以任意设定皮带的起动时间与运行速度，避免了直接起动带来的机械冲击问题；（2）便于更换皮带，且可以结合现场煤量情况降频使用，具备明显的节能效果；（3）主控系统可以实时监测皮带机的运输速度，避免了电机过流与溜车问题；（4）可以利用变频器完成电机启动，实现长时间的低速运行，具备明显的节能效果；（5）系统具备全面监测故障功能，可以实现对过电压、过电流以及短路等状态的保护；（6）具备低速验带功能。

4.3.2经济效益

首先具备节约电能的效果，改造后的皮带机电机功率为3×250kW，平均每天运行12h。原设计采用直接启动模式，且启动后全速运行，但井下煤仓煤量较少，以致皮带上煤量不足，浪费了电能，缺乏经济性。变频器可以实现电机的变频调速，确保其根据实际煤炭运输需求设定输出频率，降低了电机的转速，可以确保皮带运输速度与井下煤仓煤量的匹配度，在降低电机电压与电流的基础上，减少了能源消耗量，节约了10%～15%的电能。其次可以节省维修费用，原设计采用电机直接起动模式，无法及时调速，起动瞬间会对电网、传动机械以及电机设备产生较大的冲击力，加剧了机械设备的磨损，缩短了使用寿命，增加了停产检修次数。同时，直接起动会导致开关、真空接触器等设备的频繁更换，增加了维修费用，且停产检修也会损失大量的煤炭产量[7-8]。而通过改造变频器可以实现皮带机的软启动，不会对电网与机械传动设备造成冲击，延长了设备的使用寿命。自设备投入使用后，运行稳定，除了正常维护外，并未发生明显的停车检修问题，为企业节省了大量的维修成本。最后减少了人力资源的使用量，也降低了设备的维护量。变频器属于电子器件的集成，其可以将机械寿命转化为电子寿命，降低了设备的维护量。且通过变频器的软启动可以减少皮带机械部分的维修量，无需配备较多的维修人员。同时，变频器的操作流程比较简单，且运行安全稳定，企业只需每班配置一名值班人员即可，节省了大量的人力资源投入成本，也提升了煤炭的生产效率。

5结束语

煤矿皮带机属于煤矿生产中的基础使用设备，运行期间受到电气等多种因素的影响，以致很容易出现系统故障问题。在发生故障后，工作人员应详细检查磁力启动器与传感器设施，在结合实际生产情况的基础上优化改造电控系统，在降低皮带机故障发生几率的基础上，切实提高其运行效率。

作者：李朝印 单位：山西汾西矿业 （集团） 有限责任公司曙光煤矿