变频技术在整芯阻燃输送带生产线上的应用

王云芝

（安徽中意胶带有限责任公司，安徽 淮北 235000）

安徽中意公司生产的煤矿用织物整芯阻燃带具有高弹性、耐磨损、抗燃烧、使用寿命长等特点，适用于中、长距离输送较高载量，是煤矿、码头输送粉料、粒料和块状无腐蚀性物料的首选输送带。

1 阻燃带生产线介绍、工艺要求和设备概况

阻燃带以煤矿用输送带整体带芯为骨架材料，带芯在多台牵引电机的拖动下，首先经过脱毛、烘干处理，然后经过多种化工原料配制的糊料浸泡，再通过一段距离很长的塑化烘箱（热量由热交换器通过风机供给）加温烘干，最后利用挤出机由特制的模具把PVG橡胶（或PVC塑料）粉料加热熔化后成为覆盖胶粘贴在带芯的正反两面。阻燃带产品有650mm～1600mm多种规格和5～13级多种级别，不同规格和级别的阻燃带需要的覆盖胶宽带、厚度和用量不同。正反两面覆盖胶的厚度也不同，覆盖胶的提供量是由挤出机螺杆的转速决定的，而且带面覆盖层要厚度均匀、附着力强、光泽度好。为了保证各种产品的质量，必须要求带芯的运行速度和挤出机螺杆的转速配合协调，电机的速度变化响应要快。带芯的运行速度是由安装在不同位置的6台5.5KW牵引电机的转速决定的，两台挤出机螺杆转速分别是由2台55KW挤出机电机转速决定的。塑化烘箱的温度要求恒温，它是通过数显温控仪控制16台5.5KW热风机实现的。

2 变频控制的优势

变频器工作原理。异步电动机内旋转磁场的转速（又叫同步转速）n。＝60f／p，电动机的转速公式为：n＝60f（1－s）／p，其中f为输入电流频率，p为旋转磁场的极对数，s为转差与锭子磁场转速之比，即转差率，故改变供电电源的频率便可改变其转速，因此交流变频调速是最简单、最有效的交流异步电动机调速方式，它通过改变异步电动机的输入电流频率，实现转子转速的调节。其优势主要体现在：（1）节能（工频状态下运行可节电3%～7%，低频时节电40～60%）；（2）调速性能好 ，与其它形式的交流调速相比，在调速范围、静差率、动态相应等性能指标上具有明显的优势；（3）启动、制动特性好，能够对电动机加、减速曲线进行设置；（4）启动电流小，且启动平滑无冲击，延长设备使用寿命；（5）能够同时改变频率和输出电压，尽量避免电机出现过热情况，从而达到降低故障率的目的；（6）调节精度比较高，带有速度反馈闭环控制，起运行中安全性能非常高；（7）有专用冷却风扇、低频时散热效果好。此技术的广泛应用，极大地推动了异步电动机的节能降耗。变频器的保护功能很强而且全面：有过流、过压、欠压、缺相、过热、接地保护等。

3 变频器电机取代传统电机

2006年技术改造之前，安徽中意胶带公司使用的挤出机电机是2台75KW的三相异步换向器电动机。此种电机具有遥控装置、测速发动机、鼓风机、整流子、换向器、集电环等，结构复杂，故障率高，调速范围小，动态响应慢，速度精度低。作为整条生产线的牵引电机是电磁调速异步电动机（亦称滑差电机），在结构上比一般异步电动机增加了电磁转差离合器和测速发电机，通过控制器只可在10：1或其他速比范围内进行无极调速。普通异步电动机在额定负载（额定工作点）附近运行时的效率最高在74～92%之间，但在空载时其仍运行于额定磁通，励磁电流不变，铁损和由励磁电流产生的定子铜损保持不变，电机的运行效率和功率因数会明显下降。因此，对于长期轻载运行或负载变化范围较宽的异步电动机，存在很大的节能空间。现在工业上广泛使用的变频专用电机的优点是结构简单，有专用冷却风扇，能在低速区长期运行，维修率低，调速方便。

4 控制方式的改进

传统的电机控制多数采用接触器控制。此种控制线路复杂，故障率高，自动化程度低。2006年安徽中意胶带公司在全国率先把变频技术应用到挤出机控制上，两台75kw变频专用电机取代了异步换向器电机，多年的实践证明了这种控制方式的优势。2010年中意胶带公司在搬迁到新厂区后，阻燃带生产线全面应用了变频技术，16台5.5kw的热风机、6台5.5kw的牵引电机、2台75kw的挤出机电机和一些辅助电机（冷却循环水泵、真空泵、振动泵、卷取机）全部采用变频电机。这些电机的控制全部采用了变频器，并且根据负载的特性不同，选用不同的类型。热风机、水泵、真空泵、振动泵、卷取机采用通用型变频器，牵引电机和挤出机电机采用矢量型变频器。现在经过安装、调试、试运行后，已经全部投入正常使用。

为了满足生产的要求，对于不同的电机采用不同的控制方式：热风机采用了面板加端子控制，如图（1），挤出机电机采用面板加端子控制，电位器给定模拟信号调速，如图（2）。

图1

图2

由于在生产中带芯要有一定的伸展力，所以多台牵引电机采用点动与长车相结合、频率源由主频率源和辅助频率源叠加给定，两种模拟信号通过调节不同的电位器产生、组合，实现独立调速控制与同步联动调速控制，既能同启、同停、又能同速运行，而且每台电机的速度可以单独微动调节，如图（3）和图（4）。

图3

图4

整条生产线在进行技术改造后，操作简单方便，直观明了，电气控制部分故障率明显降低，设备运行平稳。变频器的输出端子接有电流表和转速表，有利于操作人员及时动态地检测电机在实时运行中出现的各种参数。牵引电机和挤出电机长期运行在20～30Hz之间就能满足生产要求，所以通过变频器控制大大节约了用电量，降低了产品的生产成本，给公司直接带来了很大的经济效益。

［1］马扬.变频技术在矿井通风上的节能分析［J］.淮北职业技术学院学报，2012（3）.

［2］李正吾 .新电工手册［M］.合肥：安徽科学技术出版社，2003.

［3］曹光华 .电工安全技术［M］.合肥：安徽人民出版社，2010.