关键词：煤矿、刮板机、综采，磁链闭环、下垂控制。
【概述】长期以来，煤矿由于受复杂的生产条件和环境影响，加之今年煤矿行业的市场萎缩，如何以技术进步和技术创新为先导，降低企业的生产成本，提高劳动生产率是煤炭生产企业需要解决的迫切课题。
煤炭刮板机是煤矿的四大主要设备之一胶带输送机系统的一部分（四大件即：空气压缩机、主排水泵、主通风机、钢丝绳牵引或胶带输送机）。神华集团包头某煤矿，矿区面积67.5453平方公里，矿井开采深度由1480米至940米，年产600万吨。由于原刮板机液力耦合器传动系统陈旧及维护启动繁琐，今采用汇川技术CM3000三合一变频器进行改造（此刮板机有三个驱动电机），拆除原液力耦合器系统，改造后使得系统操作简便，几乎免维护，提高了系统效率及电网功率因数且有一定节能效果，同时达到软起和无极调速的目的，避免了直接启动对电动机及刮板链的应力，防止其断裂。
一、设备工况介绍
刮板输送机的运输能力不受货载的块度和湿度影响，机身高度小，便于装载，机身伸长或缩短方便，移置容易，机体坚固，能用于爆破装煤的工作面，也能与采煤机和自移式液压支架组成综采工作面。因此在煤矿井下采掘工作面及机风巷中得到广泛应用，成为矿井煤炭运输环节中必不可少的主要运输设备。刮板输送机能否正常运转，直接影响工作面的生产能力和进度，对提高产量，具有极为重要的现实意义。
1、刮板机的运行原理
刮板输送机由机头部（包括电动机、传动装置、链轮组件等）、机身部溜槽（包括中部槽、调节槽、连接槽）、刮板、链条、机尾部、以及装于溜槽两侧的附属装置（包括挡煤板、铲煤板、电缆槽）等组成，如下图1。
刮板输送机是一种链传动输送机械，电动机将电能转换为机械能，带动主动链轮、改向链轮及链条实现环形运转，将装在溜槽中的煤运到机头处卸下。传动过程中，链条在主动链轮和改向链轮上围包形成多边形，主动链轮匀速运行时，链条和改向链轮呈周期性变化，因此运行中存在周期波动及冲击负荷，传输速度较低。
图1、刮板机输送机系统图
图2、综采系统图
2、刮板机的原启动方式煤矿现场刮板机为中煤张家口煤矿机械有限公司中双链式三驱刮板机，型号为SGZ1250/3000，驱动电机为3*1000KW，机头两电机一台平行样刮板机摆放，一台垂直刮板机摆放，机尾一台电机平行刮板机摆放。变频器到机头的动力电缆长度为300m*（3*95mm），到机尾的动力电缆长度为580m*（3*95mm）。
刮板输送机多存在重载启动，启动过程中冲击载荷对链条及链轮均造成较大的应力作用，易造成设备启动困难，常引起断链及影响同线路其他设备正常运行等事故的发生。为此刮板输送机的启动技术从传统的直接启动发展到软启动技术。
▲原刮板机启动方式：
采用德国福伊特阀控充液式液力耦合器（TTT）启动调速。
▲TTT驱动原理：
阀控双腔调速型液力耦合器电动机带动耦合器内的泵轮转动，从而带动内腔的水旋转，旋转的水推动透平轮转动，从而输出转速与转矩。
当耦合器内无液体时，透平轮不旋转，输出转速为零。当耦合器中的液体达到额定充液量时，输出额定的转速与转矩。不同的充液量则会产生不同的输出转速与转矩，由此实现软起动，属于液力传动软起动器。启动时，控制注水电磁阀加水。运行时，监测液体温度，控制液位，由于受冷却系统的限制，不能长期低速运行。
▲TTT驱动优点：
- 能在空载时顺利启动电机
- 启动转矩从零平稳增加到启动力矩
- 工作中驱动负荷基本平衡
- 具有智能控制，可实现链条张紧及慢速之类的特殊模式
▲驱动结构：
电动机-TTT-减速器-驱动链轮
▲原驱动结构存在的问题：
- 重载时启动电流大，启动转矩较小
- 电动机及链条承受较大的启动应力
- 对供水水质水压要求严格，维护成本高
- 原液耦维护操作繁琐，效率低，功率因数低
- 故障率高，通过现场采集监测，原TTT系统每30分钟左右要停机维护一次，严重影响生产的效率
图3 原液耦驱动结构现场图
系统相关参数：
刮板机参数 |
刮板机型号 | SGZ1250/3000 |
驱动电机数 | 3驱 |
传输长度 | 300m |
