偉創(chuàng) AC60-U變頻器在皮帶機(jī)上實(shí)現(xiàn)功率平衡

　　一、前言

　　國內(nèi)現(xiàn)有大多數(shù)煤礦皮帶輸送機(jī)一般都采用工頻拖動，較少使用變頻器驅(qū)動。電機(jī)長期工頻運(yùn)行加之液力耦合器效率等問題，造成皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行起來非常不經(jīng)濟(jì);同時電機(jī)無法采用軟起軟停，機(jī)械上產(chǎn)生劇烈沖擊，加速機(jī)械磨損;還有皮帶、液力耦合器磨損和維護(hù)等問題都會給企業(yè)帶來很大數(shù)額費(fèi)用問題。這些現(xiàn)狀對創(chuàng)建節(jié)能型社會是不相符合，對煤礦企業(yè)皮帶輸送機(jī)進(jìn)行變頻改造對節(jié)約社會能源、增加煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益都具有非常現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)意義和社會意義。

　　皮帶機(jī)通過驅(qū)動輪鼓，靠摩擦牽引皮帶運(yùn)動，皮帶通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運(yùn)動。皮帶是彈性儲能材料，在皮帶機(jī)停止和運(yùn)行時都儲存有大量勢能，這就決定了皮帶機(jī)的啟動時應(yīng)該采用軟啟動的方式。國內(nèi)大多數(shù)煤礦采用液力耦合器來實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)的軟啟動，在起動時調(diào)整液力耦合器的機(jī)械效率為零，使電機(jī)空載啟動。雖然有的采用了轉(zhuǎn)子串接電阻改善啟動轉(zhuǎn)矩和降壓空載啟動等方法，但電機(jī)的起動電流仍然很大，不僅會引起電網(wǎng)電壓的劇烈波動，還會造成電機(jī)內(nèi)部機(jī)械沖擊和發(fā)熱等現(xiàn)象。同時采用液力耦合器軟起皮帶時，由于起動時間短、加載力大容易引起皮帶斷裂和老化，要求皮帶的強(qiáng)度高。加之液力耦合起長時間工作會引起其內(nèi)部油溫升高、金屬部件磨損、泄漏及效率波動等情況發(fā)生，不僅會加大維護(hù)難度和成本、污染了環(huán)境，還會使多機(jī)驅(qū)動同一皮帶時難以解決功率平均和同步問題。

　　二、AC60-U的工作原理

　　AC60-U系列變頻器可以實(shí)現(xiàn)軟啟動、軟停止的功能，能降低機(jī)械傳動沖擊，能延長皮帶機(jī)的使用壽命，并且從根本上解決功率平衡的問題。AC60-U系列變頻器采用主從控制，通過控制變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩，使得主從變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩百分比、母線電壓基本一致。當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，主從變頻器輸出轉(zhuǎn)矩百分比誤差在±1%。

　　三、AC60-U系列的優(yōu)勢

　　1)真正實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的軟起動。運(yùn)用變頻器的軟起動功能，將電機(jī)的軟起動和皮帶機(jī)的軟起動合二為一，通過電機(jī)的慢速起動，帶動皮帶機(jī)緩慢起動，將皮帶內(nèi)部貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機(jī)在起動過程中形成的張力波極小，幾乎對皮帶不造成損害。

　　2)實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)多電機(jī)驅(qū)動時的功率平衡。應(yīng)用變頻器對皮帶機(jī)進(jìn)行驅(qū)動時，一般采用一拖一控制，當(dāng)多電機(jī)驅(qū)動時，采用主從控制，實(shí)現(xiàn)功率平衡。在河南某煤礦主井皮帶為2×135KW電機(jī)驅(qū)動，采用主從控制后，輕載時主從電機(jī)電流相差5A左右，滿載時相差2A左右。基本實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)多電機(jī)驅(qū)動時的功率平衡。

　　3)降低皮帶帶強(qiáng)。采用變頻器驅(qū)動之后，由于變頻器的起動時間在1s～6500s可調(diào)，通常皮帶機(jī)起動時間在60s～200s內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場設(shè)定，皮帶機(jī)的起動時間延長，大大降低對皮帶帶強(qiáng)的要求，降低設(shè)備初期投資。

　　4)降低設(shè)備的維護(hù)量。變頻器是一種電子器件的集成，它將機(jī)械的壽命轉(zhuǎn)化為電子的壽命，壽命很長，大大降低設(shè)備維護(hù)量。同時，利用變頻器的軟起動功能實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的軟起動，起動過程中對機(jī)械基本無沖擊，也大大減少了皮帶機(jī)系統(tǒng)機(jī)械部份的檢修量。如河南某煤礦主井皮帶采用變頻器驅(qū)動后，僅皮帶扣一項(xiàng)年節(jié)約費(fèi)用就達(dá)一萬多元。

　　5)啟動平滑，轉(zhuǎn)矩大，沒有沖擊電流，可實(shí)現(xiàn)重載啟動。

　　6)節(jié)能。在皮帶機(jī)上采用變頻驅(qū)動后的節(jié)能效果主要體現(xiàn)在系統(tǒng)功率因數(shù)和系統(tǒng)效率兩個方面。

　　a、提高系統(tǒng)功率因數(shù)

　　通常情況下，煤礦用電機(jī)在設(shè)計過程中放的裕量比較大，工作時絕大部分不能滿載運(yùn)行，電機(jī)工作于滿電壓、滿速度而負(fù)載經(jīng)常很小，也有部分時間空載運(yùn)行。由電機(jī)設(shè)計和運(yùn)行特性知道，電機(jī)只有在接近滿載時才是效率最高、功率因數(shù)最佳，輕載時降低，造成不必要的電能損失。這是因?yàn)楫?dāng)輕載時，定子電流有功分量很小，主要是勵磁的無功分量，因此功率因數(shù)很低。采用變頻器驅(qū)動后，在整個過程中功率因數(shù)達(dá)0.9以上，大大節(jié)省了無功功率。

　　b、提高系統(tǒng)效率

　　采用變頻器驅(qū)動之后，電機(jī)與減速器之間是直接硬聯(lián)接，中間減少了液力耦合器這個環(huán)節(jié)。而液力耦合器本身的傳遞效率是不高的，且主要是通過液體來傳動，液體的傳動效率比直接硬聯(lián)接的傳動效率要低許多，因而采用變頻器驅(qū)動后，系統(tǒng)總的傳遞效率要比液力耦合器驅(qū)動的效率要高5%～10%。

　　四、調(diào)試步驟

　　1)按照說明書的接線圖將變頻器的接線全部接好。

　　2)將電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速、額定電流輸入到變頻器的參數(shù)里。

　　3)判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向是否正確。方法：先開主機(jī)，再開從機(jī)，分別判斷。

　　4)將說明書的推薦參數(shù)設(shè)置進(jìn)變頻器。

　　5)空載進(jìn)行調(diào)試，觀察主從變頻器運(yùn)行是否正常。

　　五、結(jié)束語

　　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)了皮帶輸送機(jī)的軟起、軟停運(yùn)行方式，大大進(jìn)步了系統(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;液力耦合器的退出更大地節(jié)約了設(shè)備的維護(hù)和維修用度。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)效益和良好的社會效益，對于創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保型的社會發(fā)揮著重要的作用。