皮帶機(jī)變頻控制方案

山西倡源公司金山坡下行皮帶機(jī)變頻控制方案上海偉肯實(shí)業(yè)有限公司公司簡(jiǎn)介上海偉肯實(shí)業(yè)有限公司位于上海市嘉定區(qū)南翔環(huán)球經(jīng)濟(jì)園，是集研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、服務(wù)為一體的高新技術(shù)企業(yè)。主要產(chǎn)品有防爆變頻器、通用變頻器、在線(xiàn)式智能節(jié)電軟啟動(dòng)器、防爆軟啟動(dòng)器、防爆組合開(kāi)關(guān)、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、PLC綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)等。公司自創(chuàng)建以來(lái)，努力深化以人為本、技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)理念，集中了業(yè)內(nèi)一流的智能電氣技術(shù)精英，并與國(guó)內(nèi)多家科研單位建立了良好的合作關(guān)系，力爭(zhēng)產(chǎn)品達(dá)到行來(lái)領(lǐng)先水準(zhǔn)。同時(shí)，公司汲取國(guó)際先進(jìn)的管理工作理念，制訂了一套行之有效的管理制度，確保生產(chǎn)、檢驗(yàn)、服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的高品質(zhì)。經(jīng)過(guò)不懈的努力，公司在全國(guó)同行中迅速崛起，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于火電、礦山、輸配電設(shè)備、建筑等諸多領(lǐng)域，并取得國(guó)家多項(xiàng)技術(shù)專(zhuān)利。領(lǐng)先的技術(shù)和卓越的品質(zhì)得到業(yè)界一致的認(rèn)可，量身定做的自動(dòng)控制方案更為最終用戶(hù)提供最完美的控制與驅(qū)動(dòng)。我們堅(jiān)持穩(wěn)中求進(jìn)、持續(xù)發(fā)展的企業(yè)使命，改變一切不適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)的經(jīng)營(yíng)觀念與行為習(xí)慣，進(jìn)一步激發(fā)團(tuán)隊(duì)的激情，不斷的超越自我，與合作伙伴一起，全面致力于開(kāi)拓我國(guó)智能化電氣的新時(shí)代。井下皮帶機(jī)控制現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)現(xiàn)有大多數(shù)煤礦的皮帶輸送機(jī)一般都采用工頻拖動(dòng)，較少使用變頻器驅(qū)動(dòng)。由于電機(jī)長(zhǎng)期工頻運(yùn)行加之液力耦合器效率等問(wèn)題，造成皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行起來(lái)非常不經(jīng)濟(jì)；同時(shí)由于電機(jī)無(wú)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(wèn)題都會(huì)給企業(yè)帶來(lái)很大數(shù)額的費(fèi)用問(wèn)題。這對(duì)于現(xiàn)在創(chuàng)建節(jié)能型社會(huì)是不相符合的，對(duì)煤礦企業(yè)的皮帶輸送機(jī)進(jìn)行變頻改造對(duì)節(jié)約社會(huì)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(huì)意義。皮帶機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪鼓，靠摩擦牽引皮帶運(yùn)動(dòng)，皮帶通過(guò)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?xún)?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)時(shí)應(yīng)該采用軟啟動(dòng)的方式。國(guó)內(nèi)大多數(shù)煤礦采用液力耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的軟啟動(dòng)，在啟動(dòng)時(shí)調(diào)整液力耦合器的機(jī)械效率為零，使電機(jī)空載啟動(dòng)。雖然采用了轉(zhuǎn)子串接電阻改善啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和降壓空載啟動(dòng)等方法，但電機(jī)的啟動(dòng)電流仍然很大，不僅會(huì)引起電網(wǎng)電壓的劇烈波動(dòng)，還會(huì)造成電機(jī)內(nèi)部機(jī)械沖擊和發(fā)熱等現(xiàn)象。同時(shí)采用液力耦合器軟起皮帶時(shí)，由于啟動(dòng)時(shí)間短、加載力大容易引起皮帶斷裂和老化，要求皮帶的強(qiáng)度高。加之液力耦合起長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)引起其內(nèi)部油溫升高、金屬部件磨損、泄漏及效率波動(dòng)等情況發(fā)生，不僅會(huì)加大維護(hù)難度和成本、污染了環(huán)境，還會(huì)使多機(jī)驅(qū)動(dòng)同一皮帶時(shí)難以解決功率平均和同步問(wèn)題。如果在皮帶機(jī)下行運(yùn)行時(shí)如果控制不好還會(huì)出現(xiàn)速度不好控制，出現(xiàn)飛車(chē)現(xiàn)象?；诂F(xiàn)在該礦的現(xiàn)有控制情控況，可作以下分析：1、皮帶為下行運(yùn)行方式；液力耦

合器電機(jī)1液力耦合器■■I?■?I■?■II■?■?■■Iiiiiimuiiiiimu11■■■■??■■i??■i■■■■■■■■■■■■■■■i■■■■ ■i11iini11hi11ii111in111ii11111ii111呂電機(jī)2la■■■■■■■■■■■■■■■■■!■I■■ ■■■■■■iiiimiiiiiiiiiHimiiiiiiiiiiii圖1皮帶機(jī)水平剖面示意圖2、從上圖可以看出同一皮帶機(jī)上的兩臺(tái)電機(jī)是同軸連接，當(dāng)皮帶機(jī)工作時(shí)兩臺(tái)電機(jī)分別一臺(tái)正轉(zhuǎn)、另一臺(tái)反轉(zhuǎn)。以第一段皮帶機(jī)的1#和2#電動(dòng)機(jī)為例，當(dāng)皮帶機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，1#電機(jī)反轉(zhuǎn)、2#電機(jī)正轉(zhuǎn)，皮帶機(jī)下行運(yùn)動(dòng)；此時(shí)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩通過(guò)液力耦合器轉(zhuǎn)換后作用在皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)輪轂上，并與上層皮帶自重沿傳輸面重力分量作用在皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)輪轂上的力矩合成。合成的驅(qū)動(dòng)力矩與驅(qū)動(dòng)輪轂受到的皮帶摩擦力阻力合力矩相平衡，皮帶機(jī)空載運(yùn)行；此時(shí)1#電機(jī)處于反轉(zhuǎn)電動(dòng)態(tài)，工作在第三象限；2#電機(jī)處于正轉(zhuǎn)電動(dòng)態(tài),工作在第一象限。當(dāng)皮帶上煤后，煤的重力沿皮帶傳輸方向的分力也作用在驅(qū)動(dòng)輪轂上，并使得驅(qū)動(dòng)力矩逐漸增大；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力矩超過(guò)摩擦阻力力矩后，驅(qū)動(dòng)輪轂的轉(zhuǎn)速將加速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)機(jī)械連接使得電機(jī)轉(zhuǎn)子也加速轉(zhuǎn)動(dòng)，其速度將超過(guò)同步轉(zhuǎn)速；此時(shí)1#2、2#電機(jī)處于正轉(zhuǎn)在生態(tài)，工作在第二象限。電機(jī)運(yùn)行在第一、第三象限內(nèi)時(shí)為電動(dòng)態(tài)，其定子中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、電機(jī)的輸出電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向同向，電機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)力矩，此時(shí)電機(jī)從電網(wǎng)吸收的電能大部分由電磁轉(zhuǎn)矩作用到轉(zhuǎn)子上以機(jī)械能形式輸出。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行在第二、第四象限內(nèi)時(shí)為再生態(tài)，由于轉(zhuǎn)子切割磁力線(xiàn)的方向發(fā)生了改變，故電機(jī)作用到轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩方向也發(fā)生改變，成為轉(zhuǎn)子的制動(dòng)阻力力矩；此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子被負(fù)載的合成力矩拖著以超過(guò)同步轉(zhuǎn)速的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，負(fù)載作用在皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)輪轂上的機(jī)械能由電機(jī)反饋回電網(wǎng)。故在進(jìn)行下行皮帶機(jī)變頻改造時(shí)，應(yīng)選用四象限帶能量回饋的專(zhuān)用變頻器。3、變頻器驅(qū)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)情況可以分為電動(dòng)態(tài)啟動(dòng)、再生態(tài)啟動(dòng)和空載啟動(dòng)。為了防止啟動(dòng)時(shí)因?yàn)橥蟿?dòng)系統(tǒng)速度不為零而造成電機(jī)和變頻器發(fā)生過(guò)載情況，變頻器在電機(jī)啟動(dòng)前預(yù)先輸出零赫茲的力矩電流，即變頻器對(duì)電機(jī)預(yù)先輸出一個(gè)直流力矩TL3、變頻改造方案的確定根據(jù)以上分析可以知道，因?yàn)橄滦衅C(jī)運(yùn)行時(shí)其驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)運(yùn)行在四個(gè)象限內(nèi)，這就需要驅(qū)動(dòng)用變頻器是四象限帶能量回饋型變頻器。同時(shí)根據(jù)皮帶機(jī)的工作情況，需要變頻器能夠在電機(jī)帶載啟動(dòng)、空載啟動(dòng)或是停機(jī)時(shí)能夠輸出直流制動(dòng)力矩，以保證皮帶機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)、停止，減小機(jī)械沖擊。為使該皮帶機(jī)同軸的兩臺(tái)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩平衡，在變頻改造中要采用同軸的兩臺(tái)電機(jī)的兩套變頻器要進(jìn)行聯(lián)合控制，一臺(tái)主控，另一臺(tái)作為聯(lián)動(dòng)機(jī)，以達(dá)到速度和轉(zhuǎn)矩的同步。這樣控制系統(tǒng)檢測(cè)控制兩臺(tái)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，使之達(dá)到轉(zhuǎn)矩平衡，徹底解決扭震、共振等問(wèn)題。在實(shí)際使用中可以根據(jù)實(shí)際使用情況來(lái)進(jìn)行控制，如果在出現(xiàn)輕載和一臺(tái)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可以由一臺(tái)變頻器拖動(dòng)整個(gè)皮帶。在不出現(xiàn)過(guò)載的情況下變頻器可以正常工作。本系統(tǒng)可以使用四象限變頻器來(lái)進(jìn)行改造，四象限變頻器可以將能源回饋到電網(wǎng)中進(jìn)行再利用，節(jié)能大約為整個(gè)系統(tǒng)用電的20%左右，但系統(tǒng)造價(jià)比較高。也可以使用變頻器帶制動(dòng)單元來(lái)進(jìn)行控制，這樣在設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的能源皆通過(guò)制動(dòng)單和制動(dòng)電阻消耗掉，將能部分能源不能進(jìn)行利用。皮帶機(jī)在使用了變頻拖動(dòng)后，會(huì)徹底實(shí)現(xiàn)了皮帶輸送機(jī)的軟起、軟停運(yùn)行方式