HIVERT系列通用高壓變頻器在礦山強(qiáng)力皮帶機(jī)上的應(yīng)用

圖(1) 泰業(yè)煤礦外景

圖(2) 泰業(yè)煤礦礦井強(qiáng)力皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)圖

表(1) 強(qiáng)力皮帶機(jī)的數(shù)據(jù)

表(2) 雙臺(tái)拖動(dòng)電機(jī)數(shù)據(jù)

二、皮帶機(jī)的構(gòu)成

1.拖動(dòng)電機(jī)電機(jī)1和電機(jī)2 ，如圖(3)

圖(3) 電機(jī)M1和M2

2.拖動(dòng)滾筒和逆止器，如圖(4)

圖(4) 滾筒和逆止器

3.盤形制動(dòng)器，如圖(5)

圖(5) 盤形制動(dòng)器

4.運(yùn)輸強(qiáng)力皮帶，如圖(6)

圖(6) 強(qiáng)力皮帶

三、煤礦皮帶機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

皮帶機(jī)多機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心問題是皮帶系統(tǒng)中各電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩平衡問題。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝不同，可以選擇不同的變頻控制方案。

1.“一拖二”方案

此方案是采用一臺(tái)變頻器同時(shí)拖動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，將各個(gè)電機(jī)定子繞組直接并聯(lián)在一臺(tái)變頻器輸出測(cè)。

“一拖二”方案中，變頻器無法對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行獨(dú)立的控制，因此各電機(jī)的出力由電機(jī)的參數(shù)和皮帶參數(shù)決定；其中，影響電機(jī)功率平衡的主要因素是電機(jī)的參數(shù)差異和拖動(dòng)滾筒及皮帶的包絡(luò)角差異；正常情況下，包絡(luò)角的大小只存在設(shè)計(jì)上及加工上的差異，但是當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行后，由于提升的貨物是潮濕的，皮帶在卸貨物后，上面仍殘留一些煤渣，這時(shí)候轉(zhuǎn)到拖到滾筒上，就會(huì)使拖動(dòng)滾筒直徑變大；誤差越大，系統(tǒng)中電機(jī)的功率差異就會(huì)越大。

采用“一拖二”方案有以下三個(gè)弊端；一是變頻器不能有效的分配兩臺(tái)電機(jī)的功率；二是需要用戶經(jīng)常清理拖動(dòng)滾筒的煤渣及雜物；三是變頻器不能有效的保護(hù)每一臺(tái)電機(jī)。

2. “雙機(jī)聯(lián)動(dòng)”方案

此方案采用兩臺(tái)變頻器分別拖動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)，將各個(gè)電機(jī)定子繞組直接分別接在兩臺(tái)變頻器輸出測(cè)。

雙機(jī)聯(lián)動(dòng)同步運(yùn)行變頻系統(tǒng)是由完全獨(dú)立的兩臺(tái)變頻器通過主、從機(jī)的同步通訊方式保證雙電機(jī)的轉(zhuǎn)速、以及功率平衡的。兩臺(tái)電機(jī)中任意一臺(tái)都可作為主機(jī)，另一臺(tái)為從機(jī)。

雙機(jī)拖動(dòng)方案中，變頻器對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩都能獨(dú)立控制，主從變頻器通訊采用光纖通訊，抗干擾能力強(qiáng)，通訊速率快，用戶可不必清理拖動(dòng)滾筒的煤渣及雜物，變頻器主從之間可以自動(dòng)來調(diào)整變頻器輸出轉(zhuǎn)速及功率一致。

四、HIVERT系列通用高壓變頻器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

1. 變頻器的選擇

綜合現(xiàn)場(chǎng)工藝要求，由于現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)力皮帶機(jī)無負(fù)力，故采用雙臺(tái)合康HIVERT系列通用高壓變頻器。變頻器輸出數(shù)據(jù)，如表(3)

表(3)變頻器數(shù)據(jù)

2.合康變頻器雙機(jī)聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)

雙機(jī)聯(lián)動(dòng)（主從控制）同步運(yùn)行變頻系統(tǒng)是由完全獨(dú)立的兩臺(tái)或者多臺(tái)變頻器通過主、從機(jī)的同步通訊方式保證雙電機(jī)的轉(zhuǎn)速、以及功率平衡的。兩臺(tái)電機(jī)中任意一臺(tái)都可作為主機(jī)，另一臺(tái)為從機(jī)，主從機(jī)之間的同步控制是由我公司自行研發(fā)生產(chǎn)的“內(nèi)嵌式同步控制器”實(shí)現(xiàn)的。同步控制的傳輸介質(zhì)為光纖通訊；此種雙機(jī)通訊方式無需增加額外的繁雜的同步設(shè)備，且已經(jīng)在變頻器內(nèi)置完成，只需要簡(jiǎn)單的安裝操作及設(shè)置就可實(shí)現(xiàn)雙（多）機(jī)同步運(yùn)行。

主、從電機(jī)在運(yùn)行過程中，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)由工況引起的功率不對(duì)稱分配，某臺(tái)電機(jī)出力嚴(yán)重超過電動(dòng)機(jī)的額定功率，而另一臺(tái)電機(jī)則會(huì)過度輕載運(yùn)行。主、從電機(jī)非同步運(yùn)行很容易造成運(yùn)行設(shè)備的損壞。且長期運(yùn)行后，超載運(yùn)行的電機(jī)也會(huì)出現(xiàn)過熱、過載保護(hù)、過流現(xiàn)象或停機(jī)等事故發(fā)生。為避免功率分配的不對(duì)稱出現(xiàn)，HIVERT高壓變頻器通過內(nèi)置的高速同步通訊，可將非同步狀態(tài)下輸出功率較大電機(jī)的超載功率部分及時(shí)平衡到輕載電機(jī)上，實(shí)時(shí)保持前后主、從電機(jī)功率均衡對(duì)稱分配，動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)整，由此實(shí)現(xiàn)主、從變頻器的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到雙電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行的目的。

3. 現(xiàn)場(chǎng)變頻器系統(tǒng)框圖，如圖(7)所示

圖(7) 現(xiàn)場(chǎng)變頻器框架圖

4. 現(xiàn)場(chǎng)功率平衡的解決方案

變頻器多機(jī)運(yùn)行過程中，電機(jī)的功率平衡成為運(yùn)行中的控制重點(diǎn)。

HIVERT系列通用高壓變頻器采用光纖通訊，通訊速率達(dá)500kbps，足以應(yīng)付現(xiàn)場(chǎng)的通訊需求，并加入CRC校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

HIVERT系列通用高壓變頻器，當(dāng)主機(jī)接收到正常啟動(dòng)信號(hào)后，主機(jī)啟動(dòng)變頻器，同時(shí)將運(yùn)行信號(hào)，運(yùn)行頻率及轉(zhuǎn)矩電流發(fā)送給從機(jī)，從機(jī)按照主機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)正常啟動(dòng)、運(yùn)行、輸出轉(zhuǎn)矩的控制，從機(jī)本身具備轉(zhuǎn)矩電流的調(diào)節(jié)，同時(shí)將自身的轉(zhuǎn)矩電流與主機(jī)發(fā)送過來的轉(zhuǎn)矩電流做比較，從機(jī)會(huì)自動(dòng)調(diào)整自身的運(yùn)行頻率，從而達(dá)到兩臺(tái)變頻器的功率平衡。主機(jī)的運(yùn)行界面如圖(8)所示；從機(jī)的運(yùn)行界面如圖(9)所示。

圖(8) 主機(jī)運(yùn)行界面 圖(9) 從機(jī)運(yùn)行界面

五、總結(jié)

經(jīng)過變頻技術(shù)改造后皮帶機(jī)運(yùn)行良好，徹底實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)力皮帶輸送機(jī)的軟起、軟停運(yùn)行方式以及轉(zhuǎn)速和功率平衡雙閉環(huán)的調(diào)節(jié)，大大提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)和系統(tǒng)效率。改造后系統(tǒng)可以根據(jù)負(fù)載變化情況自動(dòng)調(diào)整輸出頻率和輸出力矩，改變了以前電機(jī)工頻恒速運(yùn)行的模式，在很大程度上節(jié)約了電力能源。經(jīng)過改造后的運(yùn)行，事實(shí)證明HIVERT系列通用高壓變頻器有著無法比擬的優(yōu)越的產(chǎn)品性能和無法超越的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，在煤炭行業(yè)的節(jié)能改造中應(yīng)用能夠創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益，對(duì)于創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保型的社會(huì)發(fā)揮著重要的作用。