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变频调速技术在带式输送机中的节能应用研究
发布时间：2013-09-11 09:18 来源：未知
1、引言
神华北电胜利能源有限公司地面生产系统南沈阳煤矿设计院设计，总长3.6km．于2006年11月正式投入生产使用。它是使用1989年我国发布的带式输送机技术标准CB 10595-89设计而成的。我国最早推广应用的带式输送机标准是由化工部运输设计技术中心制定的标准，于1982年形成系列产品。该系列，产品的皮带运输机在我国应用极广。但20年过去了，带式输送机结构、传动方式墨守常规的沿用至今，处于技术落后。就公司带式输送机而言，在目前实际使用过程中存以下7方面的不足，具体如下：
(1)采用直接启动、停止控制系统，适应性差（不能实现软启动，软制动）；
(2)功率大，存在大马拉小车的现象，空载时也常在运转，能耗大：
(3)无论运送物料多少，输送机都在恒速转动，不能随物料多少进行变速运输，能耗大；
(4)胶带机�；ぷ爸蒙伲捍菹蛩毫呀饩龇桨覆焕硐耄�
(5)不能在大坡度下运输；
(6)在寒冷地区露天作业的胶带机，物料在胶带上粘附严重，清扫器清扫效果不理想；
(7)运输物料洒落，对环境造成很大污染，且浪费大。
针对上述的问题，许多专家开始对皮带运输机进行改进研究。本文则对变频调速技术在带式输送机应用中节能方面进行了研究。
2、目前带式输送机的结构和特点
目前带式输送机的驱动装置南电机、联轴器、制动器、耦合器、减速机、滚筒组合而成。其结构复杂，布置宽度尺寸大，需要保养维修部位多，不能软启动、软制动、能耗高等。采用变频技术不仅缩小了驱动装置的布置空间，而且可以实现软启动。在带式输送机中装入皮带秤动态称重反馈控制，还可以实现带式输送机随物料多少进行的变速运输，重载加速、轻载减速、空载时�；�。这样不仅提高了运输效率而且还节省了宝贵的电能资源，且使带式输送机横向尺寸大大减小，结构紧凑、轻巧，方便与现场设备配置，适用于机头位置狭小的场合，因而不需要许多齿轮降速，也节省了许多成本。
3、设计改进内容
首先，把成型的PLC控制技术用到改进带式输送机的设计中。
PLC (programmable logic controller)，即可编程逻辑控制器。现代的可编程控制器以微处理器为基�。叨燃晒ひ悼刂萍际跸嘟岷系牟�。
PLC自问世以来，经过20多年的发展，已经成为最受欢迎的工业控制类产品。它之所以快速发展，除了工业自动化的客观需求外，还有许多独特的优点，较好地解决了工作控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。PLC控制一般具有可靠性高、易操作性、灵活性强、抗干扰能力强等特点，平均故障时间为几十万h。
在试验中为实现皮带运输机的变速控制，皮带机的控制部分采用PLC控制的变频调速系统，功率部分采用变频器调速，现场反馈部分是在皮带输送机中装入皮带秤动态称重系统。通过PLC主机、皮带秤称重系统、变频器之间的通讯，由PLC控制可实现根据皮带载荷大小调整皮带的运行速度，以达到节能的目的。
因为公司的驱动电机为6kV高压电机，所以在本试验中采用输入电压6kV．输入频率50Hz；输出电压6kV．输出频率0—50Hz，输出功率450kW，输出电流90A的变频器。系统将变频器、皮带秤动态料流检测并入其中，并进行输入、输出节点的分配，建立了各类�？�。主要完成给料机（破碎站给料）、皮带运输机的联动控制，眦根据负荷对皮带运输机的速度进行调节控制。皮带秤安装在破碎站出料口，皮带秤将检测到的料流数据传递到眦控制柜，PLC根据料流检测结果并和数据库中的数据进行对比分析后输出到变频器，控制信号经执行器伺服放大器放大后，转换为(4—20)mA的调节信号直接送至变频器，进行电机转速调节。从而实现随物料多少皮带的速度也随着变化，当物料空载持续一段时间后可实现自动停车。皮带机的启动控制（包括自动和手动控制）要根据出料状况和皮带机停车前运行状态进行控制。
该系统控制器部分主要是由上位机的调度监控部分、下位机PLC控制部分组成。下位机在线实时记录、监控，并显示数据；PLC向上位机传递设备实时状态，接受并执行上位机的实时控制命令�？赏ü刂萍痰缙鳌⒔哟テ鞯壬璞甘迪侄韵殖∩璞缚刂�。皮带机驱动往往是多台电机同时进行驱动，从节能的效果来看，对皮带运输机电机的变频来说，产生的节能效果并非仅仅是一台电动机的节能效果，而是并行工作的多台电动机系统的节能效果。如果2台电机并联运行，一台运行输出扭力不足，2台运行时则需要进行扭力分配调节。
以公司带宽1.6m，带速4m/s，运输长度3.6km的胶带机为例：
变频驱动在节能、节省成本方面有以下几方面的优点：
(1)网侧功率因数提高。原电机直接由工频驱动时，满载时功率因数为0.85左右，实际运行功率因数远低于0.8。采用变频调速系统后，电源侧的功率因数可提高到0.9以上．无需无功补偿装置就能大大地减少无功功率，满足电网要求，可进一步节约上游设备的运行费用。
(2)设备运行与维护费用下降。采用变频调节后，由于通过调节电机转速实现节能，在负荷率较低时，电机转速也降低，主设备及相应辅助设备如轴承等磨损较前减轻，维护周期可加长，设备运行寿命延长，减少了机械磨损，维护T作量降低，检修费用下降。
(3)电机使用寿命延长。用变频调速装置后，可对电机实现软肩动，启动时电流不超过电机额定电流的1.2倍，对电网无任何冲击，电机使用寿命延长。在整个运行范围内，电机可保证运行平稳，损耗减小，温升正常。
(4)更完善地�；ち说缁�。与原来旧系统相比较，变频器具有过流、短路、过压、欠压、缺相、过热等多项�；すδ�，更完善地�；ち说缁�
(5)适应电网电压波动能力强。电压工作范围宽，电网电压在-15%~+10%之间波动时，系统可正常运行。
目前实践证明将变频调速器用在带式输送机上，节能效果显著。
4、结束语
在带式输送机配套设备及自动化控制中采用变频器控制，在实际生产中已有了大规模的应用。通过带式输送机PLC软件设计和控制程序设计，从而实现了变频启动和调速控制，有着广泛的应用和市场前景。
