采用变频器控制在选煤厂精煤装车皮带运输机的实践与应用

宋吉斌

摘要：介绍了变频器原理及在控制精煤装车皮带运输机的应用

关键词：变频器；控制；调速；节电；

中图分类号：C35文献标识码： A

一、概述

选煤厂精煤皮带运输机装车速度的快慢与控制装车物料对车箱内的冲击力大小密切相关。如果每节车箱物料在装满时，物料装车速度过快，当物料装入车箱后，其对车箱的冲击力量将多增加0.5～1吨左右。因此，控制精煤装车皮带运输机在装满车时，减速运行，不仅可以增加装车物料重量，提升铁路车辆的实际运输能力，还由于慢速停车，减小了对减速器内减速齿轮的冲击力，延长了减速齿轮的使用寿命，节约了配件费用；并且减少了供电电网对电动机的无功负担，节约了电能；更是提高企业经济效益的重要手段。

长期以来，精煤皮带运输机一直采用异步电动机全速运行装车。这样装车的后果是造成物料对车箱冲击力量过大所增加的0.5～1吨左右重量也被轨道衡计量为实际装车重量，当车辆到达用户处后，再次计量时，每节车辆重量将减少0.5～1吨左右。因此，企业只能按照用户处计量的重量为准，结果大大降低了铁路车辆实际运输效率。

年入洗原煤200万吨的洗煤企业。每年产精煤80万吨。为了解决精煤皮带运输机装车时物料 对车箱冲击力量过大问题，采用罗克韦尔自动化公司的Power Flex 700型三相变频器，改变异步电动机电源频率，可以很好地解决了精煤皮带运输机装车时物料对车箱冲击力量过大的问题，取得了良好的效果。

二、Power Flex 700型三相变频器基本原理

1、交流调速原理简介

众所周知，在异步电动机定子对称的三相绕组中通过对称的三相交流电，此时电动机气隙内会产生一个旋转磁场，其旋转速度为同步转速：n0=60f1/p

式中：f1—定子绕组电源频率；

P—电动机极对数。

异步电动机转差率：S=(n0-n)/n0

则异步电动机转速：n=n0(1-s)=60f1(1-s)/P

由电机学可知，转差功率：Ps= SPem= Pcu2

式中：Pem—电磁功率;

Pcu2—转子铜耗。

根据对各种调速方法性能指标的比较，可以得出结论。采用变频调速方法是各种调速方法中性能指标最好的一种。

2、变频器的工作原理

变频器主要任务就是把恒压恒频的交流电转换为变压变频的交流电，以满足交流电动机变频调速的需要。我们通常使用的变频器大多数为交—直—交PWM电压型变频器。交—直—交变频器是把频率不变的工频交流电通过整流器变成直流电然后再把直流电变换成频率，电压均可变的交流电，它的主电路由整流器、中间直流环节（直流母线）和逆变器组成。

⑴整流器

整流器的作用是指把三相交流电整流成直流电。变频器中整流器绝大多数采用二极管不可控桥式整流电路方案。这种方案在全速范围内网侧功率因数比较高。由于不必设置相应的控制电路，所以控制简单，成本也较低。

⑵逆变器

逆变器最常见的结构形式是利用六个半导体主开关器件组成三相桥式逆变电路。有规律地控制逆变器中主开关器件的通与断，可以得到任意频率的三相交流电输出。现在常用的逆变管为IGBT绝缘栅双极型晶体管。

⑶中间直流环节

由于逆变器的负载为异步电动机，属于感性负载。无论 电动机处于电动或发电制动状态，其功率因数总不会为1.因此，在中间直流环节和电动机之间总会有功率的交换。这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件（电容器或电抗器）来缓冲。所以中间直流环节又称为中间直流储能环节。

三、实现精煤装车皮带运输机调速的方法

1、对精煤装车皮带运输机调速的要求

由于精煤装车皮带运输机输送物料的多少是不断变化的，负载是变动式的。因此，要求精煤装车皮带运输机连续地以变速运行。

2、变频器控制电路

采用变频调速方案后，其控制电路如图所示。重点如下：

⑴变频器的通电

由按钮SB1、SB2通过接触器KM而进行控制。

⑵变频器的运行

由中间继电器KA1启动变频器。

⑶变频器的调速

由按钮SB3进行增速控制，由按钮SB4进行减速控制。

⑷变频器的复位

由按钮SB5进行复位控制。

3、变频器的功能预置

所选变频器为Power Flex 700系列变频器，其功能预置如下（与出厂设定相同者不再预置）：

⑴电动机控制文件：

①电动机铭牌满负载电流：40.1——安培

②电动机铭牌每分钟转速：1485——转数/分钟

③电动机铭牌功率：37——千瓦

⑵速度命令文件：

①速度基准值A选择： 9——MOP级别

⑶动态控制文件：

①加速时间1： 20——秒

加速时间2： 20——秒

②减速时间1： 20——秒

减速时间2： 20——秒

⑷输入输出文件：

①模拟量输出2选择： 0——输出频率

②数字量输入1选择： 8——正向运行

③数字量输入2选择：18——自动/手动

④数字量输入3选择：15——速度选择1～3

⑤数字量输入4选择：23——MOP增量

⑥数字量输入5选择：24——MOP减量

⑦数字量输入6选择： 2——清除故障

四、变频器控制精煤装车皮带运输机的应用效果

用变频器控制精煤皮带运输机装车，具有操作简单，调速方便可靠，装车速度快。经过近一年的使用，其效果显著，从根本上解决了精煤皮带运输机装车时物料对车箱冲击力量过大的老大难问题。具体表现在，装一节车箱时间平均为4～5分钟，比原来装车时间缩短了2～3分钟，大大提高了生产效率。由于精煤装车皮带运输机调速采用变频器后，使电动机功率因数由原来的0.62提高到现在的0.98以上，仅此一项每年可以节约电费2万元以上，同时还改善了整个供电电网的功率因数。

五、结束语

变频器为企业提供了一种精确控制速度的手段，可有效地控制装车皮带运输机的运行速度。为企业降低能耗，提高生产效率及经济效益提供了保障。

参考文献

1、张燕宾编著.电动机变频调速图解.北京：中国电力出版社，2003

2、钱晓龙、李晓理主编.循序渐进Power Flex变频器.北京：机械工业出版社，2007