英威騰GD5000系列高壓變頻器在新疆某礦業(yè)6km皮帶機(jī)上的應(yīng)用

一、變頻器驅(qū)動(dòng)皮帶運(yùn)輸機(jī)是行業(yè)應(yīng)用主流

皮帶運(yùn)輸機(jī)是以運(yùn)輸帶作為牽引和承載物料的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械。運(yùn)輸帶繞經(jīng)驅(qū)動(dòng)滾筒和各種改向滾筒，由拉緊裝置給以適當(dāng)?shù)膹埦o力，工作時(shí)在驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)下，通過滾筒與運(yùn)輸帶之間的摩擦力和張緊力，使運(yùn)輸帶運(yùn)行。物料被連續(xù)地送到運(yùn)輸帶上，并隨著運(yùn)輸帶一起運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的輸送。帶式運(yùn)輸機(jī)主要部件包括驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒組、垂直拉緊裝置、托輥組、清掃器、運(yùn)輸帶、安全保護(hù)裝置等 。

現(xiàn)有大多數(shù)皮帶機(jī)采用工頻拖動(dòng)，有直接啟動(dòng)、液力耦合啟動(dòng)、軟啟動(dòng)等方式。由于電機(jī)長期工頻運(yùn)行，加之液力耦合器等效率等問題，造成皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行起來非常不經(jīng)濟(jì);同時(shí)，由于電機(jī)啟動(dòng)沖擊大，在機(jī)械上產(chǎn)生劇烈沖擊，加速機(jī)械磨損;還有運(yùn)輸帶、液力耦合器的磨損和維護(hù)等會(huì)產(chǎn)生較大費(fèi)用。這對(duì)于現(xiàn)在創(chuàng)建低碳、節(jié)能型社會(huì)是不相符的。

由于變頻器的調(diào)速范圍寬，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，可在重載下緩慢啟動(dòng)，啟動(dòng)安全性高。對(duì)于多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的皮帶機(jī)，變頻器主從同步控制性能好，主從控制功率均衡。同時(shí)，變頻器的使用對(duì)電機(jī)功率因數(shù)也有顯著提高。在運(yùn)輸系統(tǒng)配置物流傳感器后，可根據(jù)實(shí)際物料流量需求自動(dòng)調(diào)節(jié)皮帶機(jī)運(yùn)速，經(jīng)濟(jì)節(jié)約。

總體來看，皮帶運(yùn)輸機(jī)由變頻器來驅(qū)動(dòng)，對(duì)節(jié)約社會(huì)能源、增加企業(yè)效益都具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義，變頻器驅(qū)動(dòng)皮帶運(yùn)輸機(jī)已成為行業(yè)應(yīng)用主流。

二、新疆某礦業(yè)皮帶機(jī)項(xiàng)目背景

新疆某礦業(yè)公司新建101皮帶機(jī)項(xiàng)目，為上行皮帶，其長度約6km，采用4臺(tái)高壓永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)規(guī)格為10kV/1400kw。頭部3臺(tái)電機(jī)，尾部1臺(tái)電機(jī)。皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)示意圖如下：頭部電機(jī)M1、M2驅(qū)動(dòng)同一個(gè)滾筒，M3驅(qū)動(dòng)換向滾筒。頭部電機(jī)M1、M2、M3距離很近，視為剛性連接。頭部3臺(tái)電機(jī)與尾部電機(jī)M4之間為6km長皮帶，視為柔性連接。

皮帶設(shè)計(jì)要求如下：

1、永磁同步電機(jī)：

U=10kV，N=1400kW×4(頭3尾1)，n=74r/min

2、膠帶寬度：B=1600mm，

運(yùn)量：Q=4000t/h，運(yùn)速：V=5.5m/s

3、機(jī)長：L=6290m，提升高度：H=45m

三、英威騰變頻系統(tǒng)方案

根據(jù)客戶需求，英威騰為其量身定做了GD5000高壓變頻器主從控制方案，方案配置長距離光纖通訊模塊，滿足頭部與尾部變頻器之間長距離光纖通訊的要求。

GD5000控制系統(tǒng)采用DSP+FPGA+ARM多核控制系統(tǒng)，使用先進(jìn)的無速度傳感器矢量控制方式，適用于高壓異步、同步電機(jī)調(diào)速?？刂凭雀?，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，低頻輸出轉(zhuǎn)矩大;主從控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多臺(tái)電機(jī)協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)功率均衡。

1、主從控制方案簡介

頭部3臺(tái)變頻器與尾部1臺(tái)變頻器主從控制采用光纖通訊，光纖連接方式為環(huán)形連接，光纖接口位于變頻器控制柜內(nèi)。變頻器自身通過主從控制可以實(shí)現(xiàn)功率均衡。

實(shí)現(xiàn)功率均衡的方式是：通過高速通訊，把從變頻器的輸出功率報(bào)告給主變頻器，主變頻器分析判斷計(jì)算后，調(diào)整從變頻器的運(yùn)行頻率，達(dá)到兩臺(tái)或者多臺(tái)變頻器輸出功率基本相一致，功率誤差控制在5%以內(nèi)。

主從控制系統(tǒng)圖如下：

4臺(tái)變頻器均采用矢量控制。頭部3臺(tái)電機(jī)為剛性連接， 1號(hào)作為主機(jī)，采用速度控制，2號(hào)和3號(hào)兩臺(tái)從機(jī)采用轉(zhuǎn)矩控制。尾部4號(hào)機(jī)與頭部之間視為柔性連接，采用速度控制。

主要參數(shù)如下：

2、現(xiàn)場運(yùn)行狀況

設(shè)備調(diào)試完成，4臺(tái)電機(jī)速度同步，功率均衡。帶料運(yùn)行時(shí)電機(jī)運(yùn)行電流相差在1A左右，運(yùn)行效果得到用戶高度認(rèn)可。

3、現(xiàn)場照片

頭部3臺(tái)變頻器

頭部電機(jī)M1和M2

101皮帶機(jī)

四、結(jié)束語

在該皮帶運(yùn)輸機(jī)項(xiàng)目中，負(fù)載電機(jī)為高壓永磁同步電機(jī)，主、從電機(jī)之間既有剛性連接，又有柔性連接，GD5000變頻器軟件控制性能得到全面檢驗(yàn)。頭部變頻與尾部變頻相距約6公里，長距離光纖通訊，控制信號(hào)長距離傳輸可靠性和穩(wěn)定性也得到驗(yàn)證。通過實(shí)踐證明英威騰GD5000高壓變頻器主從控制方案完全滿足現(xiàn)場使用要求。

英威騰先進(jìn)的多臺(tái)電機(jī)主從控制技術(shù)在皮帶運(yùn)輸機(jī)上成功應(yīng)用，體現(xiàn)了公司在礦山行業(yè)雄厚的技術(shù)實(shí)力。成熟的解決方案，優(yōu)異的產(chǎn)品性能，良好的現(xiàn)場服務(wù)得到客戶高度認(rèn)可。