矿山强力皮带机上高压变频器的应用解析

张海英（龙岩红炭山机械有限公司,福建龙岩364102）

矿山强力皮带机上高压变频器的应用解析

张海英
（龙岩红炭山机械有限公司,福建龙岩364102）

摘要：作为矿山生产中的关键设备，皮带机同时也是矿山生产中的耗能大户，传统串级调速的方式虽然能够满足基本的调速要求，但是不仅可靠性差、功率因数低，而且能耗较大，无法有效发挥皮带机控制系统的性能，导致生产成本的增加。本文结合实际案例，对高压变频器在矿山强力皮带机上的应用情况进行了讨论。

关键词：矿山;强力皮带机;高压变频器;应用

0前言

在经济发展的带动下，我国的工业化进程不断加快，社会对于能源资源的需求也在不断增大，对于矿产开采行业提出了更高的要求。在矿山生产中，几乎所有的斜井提升采用的都是皮带传输的方式，皮带机的运输效率直接影响着矿山生产效率。针对传统皮带机传输系统存在的不足，应用高压变频器对其进行改造，能够起到显著的效果，应该得到矿山管理人员的正式。

1高压变频器概述

简单来讲，变频器是利用电力半导体器件的通断作用，实现对工频电源频率变换的一种电能控制装置。而在电力电子技术以及微电子技术快速发展的带动下，通过器件的串联或者单元的串联，对高压问题进行了解决，使得高压大功率变频调速设备得以发展和成熟，在矿山、石化、供水、冶金等行业的各种水泵、风机、压缩机等设备的控制中得到了广泛应用。

从目前来看，在我国大部分矿山生产中，皮带运输机采用的多是工频拖动而非变频器驱动的形式，电动机长期处于工频运行状态，加上液力耦合器效率相对较差，皮带运输机的运行缺乏经济性，导致了生产成本的增加，同时，串级调速模式使得电动机无法软起软停，很容易产生剧烈的冲击，影响设备的使用寿命，无法适应当前可持续发展的要求。而伴随着自动控制技术、高压变频控制技术的逐渐成熟，在矿山皮带机上应用高压变频器，几乎已经成为了一种必然的选择，不仅能够实现设备的无极平滑调速，而且能够有效提升皮带机运行的经济性，受到了采矿企业的广泛关注。

2高压变频器在矿山强力皮带机上的应用

本文以某煤矿企业生产中使用的强力皮带机为例，对HIVERT系统通过高压变频器的应用情况进行了讨论和分析。

2.1皮带机构成

该煤矿中的强力皮带机各项性能参数如下：

皮带宽度：1000mm；

倾斜角度：25°；

皮带速度：2.5m/s；

输送长度：665m；

输送能力：600t/h。

皮带机的主要由两台拖动电动机、拖动滚轮、逆止器、盘形制动器以及运输强力皮带构成。

2.2调速方案设计

在皮带机中应用高压变频器，构建变频调速系统，其核心问题在于电动机转速与转矩的平衡问题。在实际应用中，可供选择的变频控制方案包括以下两种：

（1）“一拖二”方案：即利用一台高压变频器同时拖动两台电动机，电动机的出力主要由自身参数以及皮带参数决定，变频器无法实现对于电动机转矩的独立控制。这种方案在应用中存在有三个缺陷，一是无法对两台电动机的功率进行有效分配，影响设备性能的充分发挥，二是必须定期对拖动滚筒中的杂物进行清理，以免影响皮带机运行效率，三是无法为电动机提供有效保护。

（2）“双机联动”方案：利用两台变频器，分别拖动两台电动机，将电动机定子绕组分别接在两台变频器的输出测。双机联动变频系统是由完全独立的两台变频器，通过主从机同步通信的方式，实现电动机转速与功率的平衡。两台电动机中，任何一台都可以作为主机，另一台作为从机。在该方案中，变频器可以实现对于电动机转矩的独立控制，采用光纤通信的方式，不仅通信速率快，而且抗干扰能力强，不会受外界因素的影响。不仅如此，变频器主从之间能够自动对其输出转速和功率进行调节，工作人员也不需要对拖动滚筒内的杂物进行清理，稳定性较强。

2.3变频器选择

结合煤矿现场工艺要求，针对强力皮带机无负力的特点，采用两台HIVERT通用高压变频器，这种变频器的基本输出数据为：功率630kW，额定电压10000V，额定电流48A，输出频率0-50Hz。

2.4双机联动控制技术

结合上述分析，采用双机联动的控制方案，在该煤矿中，主从电动机之间的同步控制，是由设备企业自行研发的“内嵌式同步控制器”实现的，以光纤作为同步控制的通信介质，不仅可靠性高，抗干扰能力强，而且不需要额外增加相应的同步设备，只需要简单的安装、操作和设置，就能够实现双机同步运行。在实际运行过程中，如果主从电动机无法实现同步运行，不仅可能会出现一台电动机严重超载而另一台电动机轻载运行的情况，而且很容易造成设备的损坏。在长期运行后，超载电动机还可能会出现过热、过载保护或者停机等事故，影响生产的稳定和安全。针对这个问题，通过内置的高速同步通信，HIVERT通用高压变频器可以对非同步状态下电动机的输出功率进行调整，实现两台电动机功率的平衡以及动态自动调整，进而实现双机同步运行的目的。

2.5功率平衡问题的解决

对于变频器而言，在多机运行过程中，控制的重点应该放在电动机功率平衡方面。HIVERT通用高压变频器中采用的是光纤通信的方式，通信速率能够达到500kbit/s，而且加入了CRC校验，能够有效满足矿山生产现场的通信需求，保证数据的准确性和可靠性。当主机接收到正常起动信号后，会起动变频器，同时通过传输信道，将运行信号、频率以及转矩电流等发送给从机，使得从机可以正常起动。从机本身具备相应的转矩电流调节功能，能够对比自身转矩电流与主机转矩电流的差异，自动对运行频率进行调节，实现变频器功率的平衡。

3结语

总而言之，在经济飞速发展的带动下，社会对于能源资源的需求不断增大，客观上推动了矿山行业的发展。而作为矿山生产的关键设备，皮带机的运行效率直接决定了矿山生产效率。在皮带机中应用高压变频器，实现串级调速模式向变频调速模式的转变，能够平衡电动机功率，确保其性能的充分发挥，同时减少皮带机运行能耗，推动矿山生产的可持续发展。

参考文献：

[1]李长明.高压变频器在矿山强力皮带机上的应用[J].电气时代,2012(2):32-33.

[2]原亚菲.解析高压变频器在煤矿皮带机上的应用[J].科技传播,2013(10):77,74.

作者简介：张海英，女，福建永春人，大专，助理工程师，主要从事:生产技术管理工作。