產品與解決方案/PRODUCT AND SOLUTIONS
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解決方案
變頻器在洗煤廠皮帶機上的應用
摘要：皮帶機是保證現代煤礦高產、高效的主要設備。新風光FD300高性能矢量變頻器在煤礦皮帶機上的成功應用，體現了其優異的矢量控制和主從同步控制特性，對構建節能型社會、增加煤礦企業的經濟效益都具有非常現實的經濟意義和社會意義。
關鍵詞：煤礦 變頻器 皮帶機 主從控制
1. 引言
傳統皮帶機采用工頻運行方式，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濟；同時由于電機無法采用軟起、軟停，在機械上產生劇烈沖擊，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帶來很大數額的費用問題。對煤礦企業的皮帶輸送機進行變頻改造對節約社會能源、增加煤礦企業的經濟效益都具有非常現實的經濟意義和社會意義。
2. 皮帶機對變頻器技術要求
皮帶機又名皮帶輸送機、帶式輸送機、膠帶機、膠帶輸送機，是一種廣泛應用于礦山，化工，水泥廠的傳輸機械。
皮帶機是由驅動裝置拉緊裝置輸送帶中部構架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構件，借以連續輸送散碎物料或成件品。通用帶式輸送機由輸送帶、托輥、滾筒及驅動、制動、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。
皮帶機的工作原理和特點皮帶機通過驅動輪鼓，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，在皮帶傳送機停止和運行時都儲存有大量勢能，這就決定了皮帶傳送機在啟動時，對拖動技術的要求越來越高，基本要求如下：
（1）控制簡單，啟動特性優異，調速性能好，啟動轉矩大；
（2）節能；
（3）工作可靠，維護量小；
（4）性價比高。
在目前的應用中，各種啟動方式的比較：
（1）直接啟動：其輸出轉矩大，但力的傳導不均，尾部反應慢，在皮帶底部有堆積現象出現。
（2）液力耦合啟動：皮帶傳送機慢慢啟動，當達到一定轉矩時皮帶開始運轉，而且啟動過程中會出現打滑現象，容易造成安全隱患。
（3）軟啟動：皮帶傳送機空載時啟動平穩，轉矩降低，沖擊減少，可延長電機、膠帶機、機械系統的使用壽命，但重載時需突跳，對膠帶機沖擊較大。
（4）變頻調速：由于變頻裝置的調速范圍廣，啟動轉矩大，可以在重載下緩慢啟動，啟動安全性高，對于多電機拖動同步性能好，在匹配物流傳感器后，可自動根據物流大小自動調速，一般可節約電能，并且電機功率因數有顯著提高。
3. 方案設計與說明
本文僅以山東某煤礦洗煤廠兩臺380V/160KW電機拖動皮帶機的現場要求為例進行說明。客戶要求兩臺電機出力一樣，解決原工頻運行頻繁出現電流不均衡問題。
皮帶機多機變頻調速系統的核心問題是皮帶系統中各電機的轉速同步和轉矩平衡問題。在實際應用中，考慮到故障停機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、頻率設定方式：數字設定、模擬量設定、高速脈沖、多段速設定、UP/DOWN端子設定、Modbus遠程通訊設定、Profibus通訊設定、主從方式給定、分級多段速給定；
對于160KW雙驅皮帶機，充分考慮其啟動及運行時的轉矩要求，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。現場兩臺電機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現同步運行。鑒于皮帶機負載連接是通過柔性連接，存在一定的延展性，主從機間可以存在一定的速度誤差，故主機采用速度，從機可以采用轉矩模式，也可以采用速度模式。
4. 使用效能
某煤礦采用FD300變頻器驅動皮帶機運行情況良好，并體現了以下優點：：
1）速度同步，電流均衡。從機輸出轉矩跟主機相同，電流相當。從鍵盤上看電流顯示相差在5A左右。從機不會出現與主機速度不匹配而導致過壓的現象。
2）參數簡潔。需要設置調整的參數不多，對電機參數較敏感。只要通訊正常，非常適用于一主多從模式。
3）優異的軟起/停特性。加/減速時間（0-60min）連續可調,并可實現S型加減速,有效降低啟停沖擊。
4）重載啟動平穩。皮帶機在運煤過程中任意時刻停機再重新啟動均無問題，低頻運轉最大可輸出1.5倍額定轉矩。
綜上所述，FD300變頻器作為煤礦皮帶機的動力驅動設備，以其高效、低噪聲、大啟動轉矩、高可靠性、良好的調速性能、免維護等優越性在煤炭生產中有著廣闊的應用前景。
