皮帶機變頻控制方案

山西倡源公司金山坡下行皮帶機變頻控制方案上海偉肯實業(yè)有限公司公司簡介上海偉肯實業(yè)有限公司位于上海市嘉定區(qū)南翔環(huán)球經(jīng)濟園，是集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務為一體的高新技術企業(yè)。主要產(chǎn)品有防爆變頻器、通用變頻器、在線式智能節(jié)電軟啟動器、防爆軟啟動器、防爆組合開關、剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器、PLC綜合自動化控制系統(tǒng)等。公司自創(chuàng)建以來，努力深化以人為本、技術領先的企業(yè)理念，集中了業(yè)內(nèi)一流的智能電氣技術精英，并與國內(nèi)多家科研單位建立了良好的合作關系，力爭產(chǎn)品達到行來領先水準。同時，公司汲取國際先進的管理工作理念，制訂了一套行之有效的管理制度，確保生產(chǎn)、檢驗、服務等各個環(huán)節(jié)的高品質(zhì)。經(jīng)過不懈的努力，公司在全國同行中迅速崛起，產(chǎn)品廣泛應用于火電、礦山、輸配電設備、建筑等諸多領域，并取得國家多項技術專利。領先的技術和卓越的品質(zhì)得到業(yè)界一致的認可，量身定做的自動控制方案更為最終用戶提供最完美的控制與驅(qū)動。我們堅持穩(wěn)中求進、持續(xù)發(fā)展的企業(yè)使命，改變一切不適應市場發(fā)展趨勢的經(jīng)營觀念與行為習慣，進一步激發(fā)團隊的激情，不斷的超越自我，與合作伙伴一起，全面致力于開拓我國智能化電氣的新時代。井下皮帶機控制現(xiàn)狀國內(nèi)現(xiàn)有大多數(shù)煤礦的皮帶輸送機一般都采用工頻拖動，較少使用變頻器驅(qū)動。由于電機長期工頻運行加之液力耦合器效率等問題，造成皮帶運輸機運行起來非常不經(jīng)濟；同時由于電機無法采用軟起軟停，在機械上產(chǎn)生劇烈沖擊，加速機械的磨損；還有皮帶、液力耦合器的磨損和維護等問題都會給企業(yè)帶來很大數(shù)額的費用問題。這對于現(xiàn)在創(chuàng)建節(jié)能型社會是不相符合的，對煤礦企業(yè)的皮帶輸送機進行變頻改造對節(jié)約社會能源、增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益都具有非?，F(xiàn)實的經(jīng)濟意義和社會意義。皮帶機通過驅(qū)動輪鼓，靠摩擦牽引皮帶運動，皮帶通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運動。皮帶是彈性儲能材料，在皮帶機停止和運行時都儲存有大量勢能，這就決定了皮帶機的啟動時應該采用軟啟動的方式。國內(nèi)大多數(shù)煤礦采用液力耦合器來實現(xiàn)皮帶機的軟啟動，在啟動時調(diào)整液力耦合器的機械效率為零，使電機空載啟動。雖然采用了轉(zhuǎn)子串接電阻改善啟動轉(zhuǎn)矩和降壓空載啟動等方法，但電機的啟動電流仍然很大，不僅會引起電網(wǎng)電壓的劇烈波動，還會造成電機內(nèi)部機械沖擊和發(fā)熱等現(xiàn)象。同時采用液力耦合器軟起皮帶時，由于啟動時間短、加載力大容易引起皮帶斷裂和老化，要求皮帶的強度高。加之液力耦合起長時間工作會引起其內(nèi)部油溫升高、金屬部件磨損、泄漏及效率波動等情況發(fā)生，不僅會加大維護難度和成本、污染了環(huán)境，還會使多機驅(qū)動同一皮帶時難以解決功率平均和同步問題。如果在皮帶機下行運行時如果控制不好還會出現(xiàn)速度不好控制，出現(xiàn)飛車現(xiàn)象?；诂F(xiàn)在該礦的現(xiàn)有控制情控況，可作以下分析：1、皮帶為下行運行方式；液力耦

合器電機1液力耦合器■■I?■?I■?■II■?■?■■Iiiiiimuiiiiimu11■■■■??■■i??■i■■■■■■■■■■■■■■■i■■■■ ■i11iini11hi11ii111in111ii11111ii111呂電機2la■■■■■■■■■■■■■■■■■!■I■■ ■■■■■■iiiimiiiiiiiiiHimiiiiiiiiiiii圖1皮帶機水平剖面示意圖2、從上圖可以看出同一皮帶機上的兩臺電機是同軸連接，當皮帶機工作時兩臺電機分別一臺正轉(zhuǎn)、另一臺反轉(zhuǎn)。以第一段皮帶機的1#和2#電動機為例，當皮帶機空載運行時，1#電機反轉(zhuǎn)、2#電機正轉(zhuǎn)，皮帶機下行運動；此時電機的輸出轉(zhuǎn)矩通過液力耦合器轉(zhuǎn)換后作用在皮帶機驅(qū)動輪轂上，并與上層皮帶自重沿傳輸面重力分量作用在皮帶機驅(qū)動輪轂上的力矩合成。合成的驅(qū)動力矩與驅(qū)動輪轂受到的皮帶摩擦力阻力合力矩相平衡，皮帶機空載運行；此時1#電機處于反轉(zhuǎn)電動態(tài)，工作在第三象限；2#電機處于正轉(zhuǎn)電動態(tài),工作在第一象限。當皮帶上煤后，煤的重力沿皮帶傳輸方向的分力也作用在驅(qū)動輪轂上，并使得驅(qū)動力矩逐漸增大；當驅(qū)動力矩超過摩擦阻力力矩后，驅(qū)動輪轂的轉(zhuǎn)速將加速轉(zhuǎn)動，通過機械連接使得電機轉(zhuǎn)子也加速轉(zhuǎn)動，其速度將超過同步轉(zhuǎn)速；此時1#2、2#電機處于正轉(zhuǎn)在生態(tài)，工作在第二象限。電機運行在第一、第三象限內(nèi)時為電動態(tài)，其定子中的旋轉(zhuǎn)磁場、電機的輸出電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向同向，電機輸出的電磁轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)子的驅(qū)動力矩，此時電機從電網(wǎng)吸收的電能大部分由電磁轉(zhuǎn)矩作用到轉(zhuǎn)子上以機械能形式輸出。當電機運行在第二、第四象限內(nèi)時為再生態(tài)，由于轉(zhuǎn)子切割磁力線的方向發(fā)生了改變，故電機作用到轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩方向也發(fā)生改變，成為轉(zhuǎn)子的制動阻力力矩；此時電機轉(zhuǎn)子被負載的合成力矩拖著以超過同步轉(zhuǎn)速的速度轉(zhuǎn)動，負載作用在皮帶機驅(qū)動輪轂上的機械能由電機反饋回電網(wǎng)。故在進行下行皮帶機變頻改造時，應選用四象限帶能量回饋的專用變頻器。3、變頻器驅(qū)動三相異步電動機的啟動情況可以分為電動態(tài)啟動、再生態(tài)啟動和空載啟動。為了防止啟動時因為拖動系統(tǒng)速度不為零而造成電機和變頻器發(fā)生過載情況，變頻器在電機啟動前預先輸出零赫茲的力矩電流，即變頻器對電機預先輸出一個直流力矩TL3、變頻改造方案的確定根據(jù)以上分析可以知道，因為下行皮帶機運行時其驅(qū)動電機會運行在四個象限內(nèi)，這就需要驅(qū)動用變頻器是四象限帶能量回饋型變頻器。同時根據(jù)皮帶機的工作情況，需要變頻器能夠在電機帶載啟動、空載啟動或是停機時能夠輸出直流制動力矩，以保證皮帶機平穩(wěn)啟動、停止，減小機械沖擊。為使該皮帶機同軸的兩臺電機能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩平衡，在變頻改造中要采用同軸的兩臺電機的兩套變頻器要進行聯(lián)合控制，一臺主控，另一臺作為聯(lián)動機，以達到速度和轉(zhuǎn)矩的同步。這樣控制系統(tǒng)檢測控制兩臺電機的輸出轉(zhuǎn)矩，使之達到轉(zhuǎn)矩平衡，徹底解決扭震、共振等問題。在實際使用中可以根據(jù)實際使用情況來進行控制，如果在出現(xiàn)輕載和一臺變頻器出現(xiàn)故障時，可以由一臺變頻器拖動整個皮帶。在不出現(xiàn)過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進行改造，四象限變頻器可以將能源回饋到電網(wǎng)中進行再利用，節(jié)能大約為整個系統(tǒng)用電的20%左右，但系統(tǒng)造價比較高。也可以使用變頻器帶制動單元來進行控制，這樣在設備運行中出現(xiàn)的能源皆通過制動單和制動電阻消耗掉，將能部分能源不能進行利用。皮帶機在使用了變頻拖動后，會徹底實現(xiàn)了皮帶輸送機的軟起、軟停運行方式