摘要：采用高壓變頻器驅動帶式輸送機,是礦井提高皮帶壽命、安全可靠性的重要手段。本文通過對液力耦合器與變頻器在皮帶機應用的比較,結合越南某煤礦的皮帶變頻改造現場,介紹皮帶機系統變頻改造相關技術,以及高壓變頻器在皮帶機系統上的應用情況。

　　關鍵詞：皮帶機、、高壓變頻器、矢量技術、主從控制、功率均衡

　一、引言

　　皮帶機在煤礦的使用非常普遍。皮帶機上的皮帶是一個彈性體，因此，《煤礦安全規程》規定，大功率皮帶機必須加設軟啟動裝置。目前煤礦采用的軟啟動裝置絕大部分是液力耦合器。還有使用CST的（集變速箱，耦合器，電液控制為一體）。液力耦合器（液偶）雖然能部分解決皮帶機的軟啟動問題，但還是存在維護工作量大，能耗高，對皮帶強度要求高等弊端。隨著高壓變頻技術的不斷進步和完善，已經逐步取代傳統液偶的位置。

　二、皮帶機工作原理和特點

　　皮帶機通過驅動輪鼓，靠摩擦牽引皮帶運動，皮帶通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運動，皮帶是彈性儲能材料，在皮帶機停止和運行時都儲存有大量勢能，這就決定了皮帶機的啟動應該采用軟啟動的方式。目前煤礦采用的軟啟動裝置絕大部分是液力耦合器，通過市場調查和用戶的反饋，液力耦合器在驅動皮帶機時的種種弊端已暴露無遺，液力耦合器正逐步的被高壓變頻器所取代。

　三、液力耦合器與變頻器驅動皮帶機的優劣點

　　1、傳統液偶存在的弊端如下：

　　（1）采用液偶，電動機必須先空載啟動。工頻啟動時，啟動電流很大，為電動機額定電流的4～7倍。啟動瞬間電流會在啟動過程中產生沖擊，引起電動機內部機械應力和熱應力發生變化，對機械部分造成嚴重磨損甚至損壞。同時還將引起電網電壓的下降，影響到電網內其他設備的正常運行，因此，大容量的皮帶機還必須附加電動機軟啟動設備。如：水電阻；

　　（2）、液偶長時間工作時會引起液體溫度升高，熔化金合塞，還會引起漏液，增大維護工作量，污染環境；

　　（3）、采用液偶時皮帶機的加載時間較短，容易引起皮帶張力變化，因此對皮帶帶強度要求較高；

　　（4）、一般的皮帶機都是長距離大運量，通常都是多電機驅動，采用液偶驅動很難解決多電機驅動時的功率平衡問題。

　　2、采用高壓變頻器對皮帶機進行驅動的優勢如下：

　　1、真正實現皮帶機軟啟動。通過電機慢速啟動帶動皮帶機緩慢啟動，將膠帶內部貯存的能量緩慢釋放，可將輸送機啟停時產生的沖擊減至最小，幾乎對膠帶不造成損害；

　　2、降低膠帶帶強。由于變頻器啟動時間可以在1～3600s內調整，皮帶機啟動時間通常在60～200s內根據現場情況設定。啟動時間延長大大降低對帶強的要求，減少設備初期投資。實際應用中，由于降低了啟動沖擊，機械系統的損耗也隨之降低，尤其托輥及滾筒壽命大大延長；

　　3、實現皮帶機多電機驅動時的轉矩平衡。應用變頻器對皮帶機驅動時可以采用一拖一控制，多電機驅動時采用主從或協調柜控制方式，實現轉矩平衡；

　　4、驗帶功能。低速驗帶功能是皮帶機檢修的要求。變頻調速系統為無極調速的交流傳動系統，在空載驗帶狀態下可調整0～100%額定帶速范圍內的任意帶速；

　　5、平穩的重載啟動。變頻器低頻運轉可輸出2.2倍額定力矩，適于重載啟動；

　　6、自動調速。變頻器配合煤流傳感器可以根據負載輕重自動調節膠帶速度，節電的同時還減少了膠帶的磨損；

　　7、節能。對應于煤礦的特殊生產條件，有時，煤的產量是極不均勻的，當然皮帶機系統的運煤量也是不均勻的，在負載輕或無負載時，皮帶機系統的高速運行對機械傳動系統的磨損浪費較為嚴重，同時電能消耗也較低速運行大的多，但因生產的需要皮帶機系統又不能隨時停車，采用單獨的控制系統對前級運輸系統的載荷、本機運輸系統的載荷進行分別測量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。對于載荷不均的皮帶機系統，可節約電能、降低皮帶的磨損。

　四、用戶現場介紹

　　該煤礦位于越南廣寧省錦普市，隸屬于越南政府企業，該煤礦皮帶機參數如下表：

　　現場圖片如下:

　　

　　圖1：現場圖片

　　

　　電機和齒輪減速器（減速比1：50）

　　

　　滾筒

　　

　　英威騰高壓變頻器

　　

　　出煤圖

　五、英威騰高壓變頻器調試

　　英威騰高壓變頻器調速系統是我公司自主研發、設計的新一代高壓變頻調速系統，它采用了當前最先進的高性能的無速度傳感器矢量控制方式，同時兼容了矢量化的VF控制，使產品具有：高質量的輸入特性、高功率因數以及完美的電源輸出特性。同時具有控制精度高、動態力矩響應快、低頻轉矩輸出力矩大、雙頻制動快、單面正面維護等優點。

　　采用多單元串聯脈寬調制疊波技術，通過功率單元串聯，從電網的輸入電壓經過移相變壓器，變成3*N路三相660V/690V的低壓電壓（N為每相功率單元的個數），然后把這些電壓輸出分別給每個功率單元供電。每個單元采用H橋的方式，由主控系統采用移相的方式，控制每個H橋的PWM輸出；把同一相的單元PWM輸出串聯起來，每相的第一個單元采用“Y”方式連接，三相最后一個單元合成高壓電壓輸出；通過功率單元的逆變轉換，實現了AC-DC-AC轉換。

　　根據現場考察與用戶溝通，我司為該煤礦配置兩套高壓變頻器，額定功率：450KW，額定電流：54A，額定電壓6KV，兩臺高壓變頻器采用矢量運行，控制方式為主從控制，按照VF運行——參數自學習——矢量運行的方式分別調試主、從機，記錄參數如下：

　　主機調試參數：

　　從機調試參數：

　　參數自學習結果：

　　通過參數自學習結果觀察，兩臺電機相關參數相差不大，對比相同頻率下VF模式和矢量模式變頻器輸出電壓和電流，相差也不大，印證了變頻器工作正常，參數自學習結果正確。

　　單機調試完成，又進行主從模式調試，從0HZ-50HZ運行，觀察主機、從機輸出電流和電壓，兩臺變頻器運行正常，電機運行穩定，調試完成。

　六、結束語

　　皮帶機的驅動系統采用英威騰生產的高壓變頻器，不但提高了生產效率和系統的綜合可靠性，降低了能耗，而且達到了現場安裝方便、運行性能安全良好的效果。實踐證明，利用技術先進、成熟安全的高壓變頻調速系統可以全面實現高效調節現場工況，提高系統自動化程度，節約電能的目的。使用高壓變頻器可以大大降低現場維護量，帶來可觀的效益，切實響應國家節能降耗的號召，值得大力推廣。