摘要：皮帶機(jī)是保證現(xiàn)代煤礦高產(chǎn)、高效的主要設(shè)備。新風(fēng)光FD300高性能矢量變頻器在煤礦皮帶機(jī)上的成功應(yīng)用，體現(xiàn)了其優(yōu)異的矢量控制和主從同步控制特性，對構(gòu)建節(jié)能型社會、增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都具有非常現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義和社會意義。

1. 引言

傳統(tǒng)皮帶機(jī)采用工頻運(yùn)行方式，由于電機(jī)長期工頻運(yùn)行，加之液力耦合器效率等問題，造成皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行起來非常不經(jīng)濟(jì)；同時由于電機(jī)無法采用軟起、軟停，在機(jī)械上產(chǎn)生劇烈沖擊，加速機(jī)械的磨損；還有皮帶、液力耦合器的磨損和維護(hù)等問題都會給企業(yè)帶來很大數(shù)額的費(fèi)用問題。對煤礦企業(yè)的皮帶輸送機(jī)進(jìn)行變頻改造對節(jié)約社會能源、增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都具有非常現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義和社會意義。

2. 皮帶機(jī)對變頻器技術(shù)要求

皮帶機(jī)又名皮帶輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)、膠帶機(jī)、膠帶輸送機(jī)，是一種廣泛應(yīng)用于礦山，化工，水泥廠的傳輸機(jī)械。

皮帶機(jī)是由驅(qū)動裝置拉緊裝置輸送帶中部構(gòu)架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件，借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品。通用帶式輸送機(jī)由輸送帶、托輥、滾筒及驅(qū)動、制動、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。

皮帶機(jī)的工作原理和特點(diǎn)皮帶機(jī)通過驅(qū)動輪鼓，靠摩擦牽引皮帶運(yùn)動，皮帶通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運(yùn)動。皮帶是彈性儲能材料，在皮帶傳送機(jī)停止和運(yùn)行時都儲存有大量勢能，這就決定了皮帶傳送機(jī)在啟動時，對拖動技術(shù)的要求越來越高，基本要求如下：

（1）控制簡單，啟動特性優(yōu)異，調(diào)速性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大；

（2）節(jié)能；

（3）工作可靠，維護(hù)量小；

（4）性價比高。

在目前的應(yīng)用中，各種啟動方式的比較：

（1）直接啟動：其輸出轉(zhuǎn)矩大，但力的傳導(dǎo)不均，尾部反應(yīng)慢，在皮帶底部有堆積現(xiàn)象出現(xiàn)。

（2）液力耦合啟動：皮帶傳送機(jī)慢慢啟動，當(dāng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)矩時皮帶開始運(yùn)轉(zhuǎn)，而且啟動過程中會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，容易造成安全隱患。

（3）軟啟動：皮帶傳送機(jī)空載時啟動平穩(wěn)，轉(zhuǎn)矩降低，沖擊減少，可延長電機(jī)、膠帶機(jī)、機(jī)械系統(tǒng)的使用壽命，但重載時需突跳，對膠帶機(jī)沖擊較大。

（4）變頻調(diào)速：由于變頻裝置的調(diào)速范圍廣，啟動轉(zhuǎn)矩大，可以在重載下緩慢啟動，啟動安全性高，對于多電機(jī)拖動同步性能好，在匹配物流傳感器后，可自動根據(jù)物流大小自動調(diào)速，一般可節(jié)約電能，并且電機(jī)功率因數(shù)有顯著提高。

3. 方案設(shè)計(jì)與說明

本文僅以山東某煤礦洗煤廠兩臺380V/160KW電機(jī)拖動皮帶機(jī)的現(xiàn)場要求為例進(jìn)行說明。客戶要求兩臺電機(jī)出力一樣，解決原工頻運(yùn)行頻繁出現(xiàn)電流不均衡問題。

皮帶機(jī)多機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心問題是皮帶系統(tǒng)中各電機(jī)的轉(zhuǎn)速同步和轉(zhuǎn)矩平衡問題。在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到故障停機(jī)后需要滿載啟動的情況，選用變頻器時首先需考慮矢量控制型變頻器。多機(jī)同步又要求變頻器具備很好的主從控制功能，對此FD300系列矢量變頻器便是其最佳選擇。該系列變頻具備以下突出性能：

A、起動轉(zhuǎn)矩：0.5Hz/150%（SVC）；0 Hz/200%（VC）

B、過載能力：150%額定電流60s；180%額定電流10s

C、調(diào)速比：1：100（SVC）；1：1000（VC）

D、速度控制精度：±0.5%最高速度（SVC）；±0.1%最高速度（VC）

E、頻率設(shè)定方式：數(shù)字設(shè)定、模擬量設(shè)定、高速脈沖、多段速設(shè)定、UP/DOWN端子設(shè)定、Modbus遠(yuǎn)程通訊設(shè)定、Profibus通訊設(shè)定、主從方式給定、分級多段速給定；

對于160KW雙驅(qū)皮帶機(jī)，充分考慮其啟動及運(yùn)行時的轉(zhuǎn)矩要求，可以為其放大一定檔位選配變頻器，選配的型號為FD200-185G/200P-4。現(xiàn)場兩臺電機(jī)通過兩個滾筒帶動皮帶拉煤，故選用兩臺相同功率的變頻器，變頻器之間通過主從控制模式實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。鑒于皮帶機(jī)負(fù)載連接是通過柔性連接，存在一定的延展性，主從機(jī)間可以存在一定的速度誤差，故主機(jī)采用速度，從機(jī)可以采用轉(zhuǎn)矩模式，也可以采用速度模式。

4. 使用效能

某煤礦采用FD300變頻器驅(qū)動皮帶機(jī)運(yùn)行情況良好，并體現(xiàn)了以下優(yōu)點(diǎn)：：

1）速度同步，電流均衡。從機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩跟主機(jī)相同，電流相當(dāng)。從鍵盤上看電流顯示相差在5A左右。從機(jī)不會出現(xiàn)與主機(jī)速度不匹配而導(dǎo)致過壓的現(xiàn)象。

2）參數(shù)簡潔。需要設(shè)置調(diào)整的參數(shù)不多，對電機(jī)參數(shù)較敏感。只要通訊正常，非常適用于一主多從模式。

3）優(yōu)異的軟起/停特性。加/減速時間（0-60min）連續(xù)可調(diào),并可實(shí)現(xiàn)S型加減速,有效降低啟停沖擊。

4）重載啟動平穩(wěn)。皮帶機(jī)在運(yùn)煤過程中任意時刻停機(jī)再重新啟動均無問題，低頻運(yùn)轉(zhuǎn)最大可輸出1.5倍額定轉(zhuǎn)矩。

綜上所述，F(xiàn)D300變頻器作為煤礦皮帶機(jī)的動力驅(qū)動設(shè)備，以其高效、低噪聲、大啟動轉(zhuǎn)矩、高可靠性、良好的調(diào)速性能、免維護(hù)等優(yōu)越性在煤炭生產(chǎn)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

審核編輯：湯梓紅