摘要：采用高壓變頻器驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī),是礦井提高皮帶壽命、安全可靠性的重要手段。本文通過對(duì)液力耦合器與變頻器在皮帶機(jī)應(yīng)用的比較,結(jié)合越南某煤礦的皮帶變頻改造現(xiàn)場,介紹皮帶機(jī)系統(tǒng)變頻改造相關(guān)技術(shù),以及高壓變頻器在皮帶機(jī)系統(tǒng)上的應(yīng)用情況。

　　關(guān)鍵詞：皮帶機(jī)、、高壓變頻器、矢量技術(shù)、主從控制、功率均衡

　一、引言

　　皮帶機(jī)在煤礦的使用非常普遍。皮帶機(jī)上的皮帶是一個(gè)彈性體，因此，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，大功率皮帶機(jī)必須加設(shè)軟啟動(dòng)裝置。目前煤礦采用的軟啟動(dòng)裝置絕大部分是液力耦合器。還有使用CST的（集變速箱，耦合器，電液控制為一體）。液力耦合器（液偶）雖然能部分解決皮帶機(jī)的軟啟動(dòng)問題，但還是存在維護(hù)工作量大，能耗高，對(duì)皮帶強(qiáng)度要求高等弊端。隨著高壓變頻技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)液偶的位置。

　二、皮帶機(jī)工作原理和特點(diǎn)

　　皮帶機(jī)通過驅(qū)動(dòng)輪鼓，靠摩擦牽引皮帶運(yùn)動(dòng)，皮帶通過張力變形和摩擦力帶動(dòng)物體在支撐輥輪上運(yùn)動(dòng)，皮帶是彈性儲(chǔ)能材料，在皮帶機(jī)停止和運(yùn)行時(shí)都儲(chǔ)存有大量勢(shì)能，這就決定了皮帶機(jī)的啟動(dòng)應(yīng)該采用軟啟動(dòng)的方式。目前煤礦采用的軟啟動(dòng)裝置絕大部分是液力耦合器，通過市場調(diào)查和用戶的反饋，液力耦合器在驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)時(shí)的種種弊端已暴露無遺，液力耦合器正逐步的被高壓變頻器所取代。

　三、液力耦合器與變頻器驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)的優(yōu)劣點(diǎn)

　　1、傳統(tǒng)液偶存在的弊端如下：

　?。?）采用液偶，電動(dòng)機(jī)必須先空載啟動(dòng)。工頻啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流很大，為電動(dòng)機(jī)額定電流的4～7倍。啟動(dòng)瞬間電流會(huì)在啟動(dòng)過程中產(chǎn)生沖擊，引起電動(dòng)機(jī)內(nèi)部機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力發(fā)生變化，對(duì)機(jī)械部分造成嚴(yán)重磨損甚至損壞。同時(shí)還將引起電網(wǎng)電壓的下降，影響到電網(wǎng)內(nèi)其他設(shè)備的正常運(yùn)行，因此，大容量的皮帶機(jī)還必須附加電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)設(shè)備。如：水電阻；

　　（2）、液偶長時(shí)間工作時(shí)會(huì)引起液體溫度升高，熔化金合塞，還會(huì)引起漏液，增大維護(hù)工作量，污染環(huán)境；

　?。?）、采用液偶時(shí)皮帶機(jī)的加載時(shí)間較短，容易引起皮帶張力變化，因此對(duì)皮帶帶強(qiáng)度要求較高；

　　（4）、一般的皮帶機(jī)都是長距離大運(yùn)量，通常都是多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用液偶驅(qū)動(dòng)很難解決多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的功率平衡問題。

　　2、采用高壓變頻器對(duì)皮帶機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)如下：

　　1、真正實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)軟啟動(dòng)。通過電機(jī)慢速啟動(dòng)帶動(dòng)皮帶機(jī)緩慢啟動(dòng)，將膠帶內(nèi)部貯存的能量緩慢釋放，可將輸送機(jī)啟停時(shí)產(chǎn)生的沖擊減至最小，幾乎對(duì)膠帶不造成損害；

　　2、降低膠帶帶強(qiáng)。由于變頻器啟動(dòng)時(shí)間可以在1～3600s內(nèi)調(diào)整，皮帶機(jī)啟動(dòng)時(shí)間通常在60～200s內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)定。啟動(dòng)時(shí)間延長大大降低對(duì)帶強(qiáng)的要求，減少設(shè)備初期投資。實(shí)際應(yīng)用中，由于降低了啟動(dòng)沖擊，機(jī)械系統(tǒng)的損耗也隨之降低，尤其托輥及滾筒壽命大大延長；

　　3、實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩平衡。應(yīng)用變頻器對(duì)皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)可以采用一拖一控制，多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)采用主從或協(xié)調(diào)柜控制方式，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩平衡；

　　4、驗(yàn)帶功能。低速驗(yàn)帶功能是皮帶機(jī)檢修的要求。變頻調(diào)速系統(tǒng)為無極調(diào)速的交流傳動(dòng)系統(tǒng)，在空載驗(yàn)帶狀態(tài)下可調(diào)整0～100%額定帶速范圍內(nèi)的任意帶速；

　　5、平穩(wěn)的重載啟動(dòng)。變頻器低頻運(yùn)轉(zhuǎn)可輸出2.2倍額定力矩，適于重載啟動(dòng)；

　　6、自動(dòng)調(diào)速。變頻器配合煤流傳感器可以根據(jù)負(fù)載輕重自動(dòng)調(diào)節(jié)膠帶速度，節(jié)電的同時(shí)還減少了膠帶的磨損；

　　7、節(jié)能。對(duì)應(yīng)于煤礦的特殊生產(chǎn)條件，有時(shí)，煤的產(chǎn)量是極不均勻的，當(dāng)然皮帶機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)煤量也是不均勻的，在負(fù)載輕或無負(fù)載時(shí)，皮帶機(jī)系統(tǒng)的高速運(yùn)行對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的磨損浪費(fèi)較為嚴(yán)重，同時(shí)電能消耗也較低速運(yùn)行大的多，但因生產(chǎn)的需要皮帶機(jī)系統(tǒng)又不能隨時(shí)停車，采用單獨(dú)的控制系統(tǒng)對(duì)前級(jí)運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷、本機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷進(jìn)行分別測量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。對(duì)于載荷不均的皮帶機(jī)系統(tǒng)，可節(jié)約電能、降低皮帶的磨損。

　四、用戶現(xiàn)場介紹

　　該煤礦位于越南廣寧省錦普市，隸屬于越南政府企業(yè)，該煤礦皮帶機(jī)參數(shù)如下表：

　　現(xiàn)場圖片如下:

　　

　　圖1：現(xiàn)場圖片

　　

　　電機(jī)和齒輪減速器（減速比1：50）

　　

　　滾筒

　　

　　英威騰高壓變頻器

　　

　　出煤圖

　五、英威騰高壓變頻器調(diào)試

　　英威騰高壓變頻器調(diào)速系統(tǒng)是我公司自主研發(fā)、設(shè)計(jì)的新一代高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，它采用了當(dāng)前最先進(jìn)的高性能的無速度傳感器矢量控制方式，同時(shí)兼容了矢量化的VF控制，使產(chǎn)品具有：高質(zhì)量的輸入特性、高功率因數(shù)以及完美的電源輸出特性。同時(shí)具有控制精度高、動(dòng)態(tài)力矩響應(yīng)快、低頻轉(zhuǎn)矩輸出力矩大、雙頻制動(dòng)快、單面正面維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

　　采用多單元串聯(lián)脈寬調(diào)制疊波技術(shù)，通過功率單元串聯(lián)，從電網(wǎng)的輸入電壓經(jīng)過移相變壓器，變成3*N路三相660V/690V的低壓電壓（N為每相功率單元的個(gè)數(shù)），然后把這些電壓輸出分別給每個(gè)功率單元供電。每個(gè)單元采用H橋的方式，由主控系統(tǒng)采用移相的方式，控制每個(gè)H橋的PWM輸出；把同一相的單元PWM輸出串聯(lián)起來，每相的第一個(gè)單元采用“Y”方式連接，三相最后一個(gè)單元合成高壓電壓輸出；通過功率單元的逆變轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了AC-DC-AC轉(zhuǎn)換。

　　根據(jù)現(xiàn)場考察與用戶溝通，我司為該煤礦配置兩套高壓變頻器，額定功率：450KW，額定電流：54A，額定電壓6KV，兩臺(tái)高壓變頻器采用矢量運(yùn)行，控制方式為主從控制，按照VF運(yùn)行——參數(shù)自學(xué)習(xí)——矢量運(yùn)行的方式分別調(diào)試主、從機(jī)，記錄參數(shù)如下：

　　主機(jī)調(diào)試參數(shù)：

　　從機(jī)調(diào)試參數(shù)：

　　參數(shù)自學(xué)習(xí)結(jié)果：

　　通過參數(shù)自學(xué)習(xí)結(jié)果觀察，兩臺(tái)電機(jī)相關(guān)參數(shù)相差不大，對(duì)比相同頻率下VF模式和矢量模式變頻器輸出電壓和電流，相差也不大，印證了變頻器工作正常，參數(shù)自學(xué)習(xí)結(jié)果正確。

　　單機(jī)調(diào)試完成，又進(jìn)行主從模式調(diào)試，從0HZ-50HZ運(yùn)行，觀察主機(jī)、從機(jī)輸出電流和電壓，兩臺(tái)變頻器運(yùn)行正常，電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)試完成。

　六、結(jié)束語

　　皮帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用英威騰生產(chǎn)的高壓變頻器，不但提高了生產(chǎn)效率和系統(tǒng)的綜合可靠性，降低了能耗，而且達(dá)到了現(xiàn)場安裝方便、運(yùn)行性能安全良好的效果。實(shí)踐證明，利用技術(shù)先進(jìn)、成熟安全的高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)可以全面實(shí)現(xiàn)高效調(diào)節(jié)現(xiàn)場工況，提高系統(tǒng)自動(dòng)化程度，節(jié)約電能的目的。使用高壓變頻器可以大大降低現(xiàn)場維護(hù)量，帶來可觀的效益，切實(shí)響應(yīng)國家節(jié)能降耗的號(hào)召，值得大力推廣。