摘要：現代煤礦運輸設備主要為皮帶機運輸，隨著(zhù)煤礦運輸能力逐漸提升，皮帶運輸機所提供的動(dòng) 力也逐漸增大，繼續使用傳統的軟啟動(dòng)器或液力耦合器已無(wú)法滿(mǎn)足皮帶運輸機高運量的要求，更不能響應國家提倡的“節能減排”政策。本文主要介紹了合康防爆 BPJ系列中壓大功率防爆變頻器在山西長(cháng)治某煤礦皮帶機上一主二從的成功應用，為大運量皮帶運輸機的起動(dòng)、調速等問(wèn)題提供了解決方案。

關(guān)鍵詞：煤礦  合康防爆  主從控制   功率平衡  

前言：皮帶運輸機具有輸送量大、結構簡(jiǎn)單、維修方便、部件標準化等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于礦山、煤炭、冶金等行業(yè)。在皮帶機運行過(guò)程中，可由一臺或多臺電機拖動(dòng)，當多臺電機同時(shí)拖動(dòng)皮帶機時(shí)往往對電機的功率平衡有較高的要求。變頻器作為當今主流調速設備，憑借調速范圍寬、低頻高轉矩、過(guò)載能力強等優(yōu)勢，廣泛應用于煤礦皮帶運輸機，解決了多臺電機功率平衡問(wèn)題，提高了皮帶機的運行效率。

一、現場(chǎng)工況

山西長(cháng)治某煤礦皮帶機為主巷道運輸設備，整個(gè)設備的長(cháng)度為1800米，皮帶的寬度為1.2米，由3臺變頻電機驅動(dòng)，額定電壓為1140V，額定功率為400kW，風(fēng)冷冷卻?，F場(chǎng)采用合康BPJ系列礦用隔爆兼本質(zhì)安全型變頻器機頭集中驅動(dòng)。

圖1：山西煤礦皮帶機應用現場(chǎng)

二、主從同步工作方式

煤礦井下的皮帶輸送機系統多為雙滾筒驅動(dòng)或多滾筒驅動(dòng)，多臺電機驅動(dòng)同一滾筒時(shí)，由于零部件制造過(guò)程中存在誤差，且不同電機的電氣參數也有一定差異，不可避免的會(huì )出現速度不同步問(wèn)題：速度快的電機將承受較重負載，速度慢的電機將會(huì )被拖動(dòng)。為確保皮帶機系統的運輸能力與安全，應盡量保證皮帶輸送機機頭的各滾筒同步啟停，保證各滾筒之間的功率平衡。

當采用變頻器進(jìn)行調速時(shí)，可根據負載變化自動(dòng)調整運行頻率，從而相應調整變頻器的速度給定來(lái)調整各電機之間的速度差，便可以任意增大或減小多臺電機間的電流差值的大??；因此可以通過(guò)單獨的控制系統控制各電機的電流值，通過(guò)調整各電機的速度來(lái)使各電機的電流值逐步趨于平衡。

變頻器帶動(dòng)皮帶輸送機工作時(shí)，采取的是主從聯(lián)動(dòng)的控制方式，通過(guò)控制變頻器的輸出轉速，從而控制輸入轉矩。從機跟隨主機運行，主機將運行數據發(fā)送給從機作為從機運行的參考，從機將運行狀態(tài)反饋給主機，主變頻器與從變頻器的數據交換通過(guò)光纖通訊線(xiàn)路進(jìn)行快速數據交換。主機、從機的位置可以根據皮帶輸送機機械驅動(dòng)裝置的布置作調整，方便進(jìn)行主從調換。

三、系統構成

圖2：主從控制系統構成

應用現場(chǎng)有兩個(gè)滾筒，一個(gè)滾筒由兩臺電機共同驅動(dòng)，另一個(gè)滾筒由第三臺電機驅動(dòng)，滾筒之間通過(guò)皮帶連接?，F場(chǎng)采用的三臺合康BPJ系列防爆變頻器分別拖動(dòng)三臺電機，其中一臺變頻器設為主機，另外兩臺變頻器設為從機（如上圖所示）。合康BPJ系列防爆變頻器采用無(wú)速度傳感器矢量控制，控制精度高，輸出力矩大；主機的速度輸出作為從機的速度輸入，從機還可根據負載變化自動(dòng)調整運行頻率，跟隨主機運行，實(shí)現電機間功率平衡。

整個(gè)系統可以通過(guò)變頻器門(mén)板上的起動(dòng)和停止按鈕對變頻器的起動(dòng)與停止進(jìn)行控制，也可以通過(guò)皮帶保護控制器進(jìn)行遠程操作，還可以通過(guò)通訊到上位機上進(jìn)行集中控制。

由 于現場(chǎng)的皮帶運輸機屬于主巷道運輸皮帶機，需要有優(yōu)異的變頻控制性能和穩定的系統運行狀態(tài)。鑒于此，合康BPJ系列防爆變頻器在設計過(guò)程中加入了冗余設 計，保證現場(chǎng)設備正常運行。當主變頻器出現故障時(shí)，變頻器調速系統會(huì )停止，并通訊給從機自由停機命令，從機系統待機，用戶(hù)可立即更改任意一臺從變頻器作為 主機，系統可立即恢復工作狀態(tài)。當從變頻器出現故障后，不影響另外兩臺主從變頻器的正常運行，等故障處理完后，變頻器恢復正常后可立即自動(dòng)投入使用，也可 以等系統停車(chē)后在下次起動(dòng)的時(shí)候投入使用。

四、合康BPJ系列防爆變頻器在煤礦皮帶機上的應用效果

根據顯示屏觀(guān)察，現場(chǎng)的三臺電機運行參數如下：

（1）空載調試時(shí)： 

（2）運煤過(guò)程中：

由上圖的運行參數和實(shí)際使用情況來(lái)看，采用合康BPJ系列防爆變頻器進(jìn)行調速具有以下性能優(yōu)勢：

1、實(shí)現完美的功率平衡

合康BPJ系列防爆變頻器采用無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)，具有平穩的重載起動(dòng)和優(yōu)越的過(guò)載能力，能實(shí)現完美的功率平衡：三臺電機功率平衡誤差小于5%，功率損耗小于2%，功率因數大于0.95。

2、減少機械損耗

由于皮帶輸送機屬于柔性負載，變頻器的軟起動(dòng)、軟停車(chē)特性可以有效降低膠帶張力，減少機械損耗以及對機械負載的沖擊，還可以降低工人的勞動(dòng)強度。

3、降低輸出諧波  

變頻輸出端增加了濾波與電抗裝置，能有效降低變頻器輸出電流中的高次諧波層，抑制變頻器輸出側的浪涌電壓，極大提高了電機的運行效率。

4、操作簡(jiǎn)便

合康BPJ系列防爆變頻器可隨意調節加減速時(shí)間及切換運行/檢修狀態(tài)，可設置慢速、中速、快速三種不同運轉速度，保證在 0-50Hz任何狀態(tài)下正常運行。

5、適應多種環(huán)境

本 安綜合保護模塊將非本安數字量進(jìn)行隔離，最大輸出電壓為24.5V，最大輸出電流為100mA，多種通訊協(xié)議的使用，方便融入集控系統，適合于各種遠程控 制；采用熱管及強制風(fēng)冷，無(wú)需引入冷卻水，方便在不同環(huán)境現場(chǎng)安裝使用，并且沒(méi)有漏水及凝露等隱患，保證了設備安全性。

五、總結

經(jīng) 過(guò)半年的運行，采用合康BPJ系列變頻調速后的皮帶運輸機運行狀態(tài)良好，不僅實(shí)現了皮帶運輸機的軟起動(dòng)、軟停車(chē)，還實(shí)現了轉速控制和功率平衡雙重調節，很 大程度地提高了皮帶運輸機系統的功率因數和工作效率。合康BPJ系列防爆變頻器在山西煤礦上的成功應用為客戶(hù)節省了能源，創(chuàng )造了可觀(guān)的經(jīng)濟效益，對于創(chuàng )建 節能環(huán)保型的企業(yè)發(fā)揮了重要的作用。