变频器在洗煤厂皮带机上的应用

摘要：皮带机是保证现代煤矿高产、高效的主要设备。新风光FD300高性能矢量变频器在煤矿皮带机上的成功应用，体现了其优异的矢量控制和主从同步控制特性，对构建节能型社会、增加煤矿企业的经济效益都具有非常现实的经济意义和社会意义。

1. 引言

传统皮带机采用工频运行方式，由于电机长期工频运行，加之液力耦合器效率等问题，造成皮带运输机运行起来非常不经济；同时由于电机无法采用软起、软停，在机械上产生剧烈冲击，加速机械的磨损；还有皮带、液力耦合器的磨损和维护等问题都会给企业带来很大数额的费用问题。对煤矿企业的皮带输送机进行变频改造对节约社会能源、增加煤矿企业的经济效益都具有非常现实的经济意义和社会意义。

2. 皮带机对变频器技术要求

皮带机又名皮带输送机、带式输送机、胶带机、胶带输送机，是一种广泛应用于矿山，化工，水泥厂的传输机械。

皮带机是由驱动装置拉紧装置输送带中部构架和托辊组成输送带作为牵引和承载构件，借以连续输送散碎物料或成件品。通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。

皮带机的工作原理和特点皮带机通过驱动轮鼓，靠摩擦牵引皮带运动，皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动。皮带是弹性储能材料，在皮带传送机停止和运行时都储存有大量势能，这就决定了皮带传送机在启动时，对拖动技术的要求越来越高，基本要求如下：

（1）控制简单，启动特性优异，调速性能好，启动转矩大；

（2）节能；

（3）工作可靠，维护量小；

（4）性价比高。

在目前的应用中，各种启动方式的比较：

（1）直接启动：其输出转矩大，但力的传导不均，尾部反应慢，在皮带底部有堆积现象出现。

（2）液力耦合启动：皮带传送机慢慢启动，当达到一定转矩时皮带开始运转，而且启动过程中会出现打滑现象，容易造成安全隐患。

（3）软启动：皮带传送机空载时启动平稳，转矩降低，冲击减少，可延长电机、胶带机、机械系统的使用寿命，但重载时需突跳，对胶带机冲击较大。

（4）变频调速：由于变频装置的调速范围广，启动转矩大，可以在重载下缓慢启动，启动安全性高，对于多电机拖动同步性能好，在匹配物流传感器后，可自动根据物流大小自动调速，一般可节约电能，并且电机功率因数有显著提高。

3. 方案设计与说明

本文仅以山东某煤矿洗煤厂两台380V/160KW电机拖动皮带机的现场要求为例进行说明。客户要求两台电机出力一样，解决原工频运行频繁出现电流不均衡问题。

皮带机多机变频调速系统的核心问题是皮带系统中各电机的转速同步和转矩平衡问题。在实际应用中，考虑到故障停机后需要满载启动的情况，选用变频器时首先需考虑矢量控制型变频器。多机同步又要求变频器具备很好的主从控制功能，对此FD300系列矢量变频器便是其最佳选择。该系列变频具备以下突出性能：

A、起动转矩：0.5Hz/150%（SVC）；0 Hz/200%（VC）

B、过载能力：150%额定电流60s；180%额定电流10s

C、调速比：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、频率设定方式：数字设定、模拟量设定、高速脉冲、多段速设定、UP/DOWN端子设定、Modbus远程通讯设定、Profibus通讯设定、主从方式给定、分级多段速给定；

对于160KW双驱皮带机，充分考虑其启动及运行时的转矩要求，可以为其放大一定档位选配变频器，选配的型号为FD200-185G/200P-4。现场两台电机通过两个滚筒带动皮带拉煤，故选用两台相同功率的变频器，变频器之间通过主从控制模式实现同步运行。鉴于皮带机负载连接是通过柔性连接，存在一定的延展性，主从机间可以存在一定的速度误差，故主机采用速度，从机可以采用转矩模式，也可以采用速度模式。

4. 使用效能

某煤矿采用FD300变频器驱动皮带机运行情况良好，并体现了以下优点：：

1）速度同步，电流均衡。从机输出转矩跟主机相同，电流相当。从键盘上看电流显示相差在5A左右。从机不会出现与主机速度不匹配而导致过压的现象。

2）参数简洁。需要设置调整的参数不多，对电机参数较敏感。只要通讯正常，非常适用于一主多从模式。

3）优异的软起/停特性。加/减速时间（0-60min）连续可调,并可实现S型加减速,有效降低启停冲击。

4）重载启动平稳。皮带机在运煤过程中任意时刻停机再重新启动均无问题，低频运转最大可输出1.5倍额定转矩。

综上所述，FD300变频器作为煤矿皮带机的动力驱动设备，以其高效、低噪声、大启动转矩、高可靠性、良好的调速性能、免维护等优越性在煤炭生产中有着广阔的应用前景。

审核编辑：汤梓红