浅析32T门机皮带机的变频驱动改造

孙秀良

摘 要：介绍了变频器在32T门机皮带驱动方式改造中的应用，阐述了变频器容量的计算方式和型式的选择方法，并说明了皮带机变频控制调速系统的原理。

关键词：变频调速系统；PLC；变频器；继电器

中图分类号：TH222 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.090

我公司32T门机门架皮带机原采用电动滚筒驱动，由4套门机皮带和1套大料斗向1号流程上输送矿石。为了避免矿石物料重叠造成皮带超载，常需要频繁停止、启动门机皮带机系统。该驱动方式存在滚筒故障率高、运行成本大、物料种类适应能力差等问题。驱动方式的变频改造能大大改善该泊位的作业条件，避免皮带机直接启动带来的机械冲击，从而延长设备的使用寿命。

在改造中，保留了以往传统的接触器—继电器控制系统，在主回路上接入了变频器电气控制系统，形成了双控制系统，提高了皮带机的运行可靠性。变频器采用外接电位器控制，速度可由0逐渐升至全速，调速方便，对皮带和皮带机架子等钢结构的冲击负荷小，尤其是带载启动可靠性得到了提高，可避免出现冲击负荷拉断电动滚筒耳座的现象。

1 变频器调速改造方案的选择

鉴于皮带机以往传统的电气驱动系统仍具有较高的运行稳定性，同时，为了提高皮带机驱动系统的可靠性，在保留以往驱动系统的前提下，增加了一套变频驱动系统，如图1所示，Q1、H3K2、FR2和M2系统为传统驱动系统，Q2空气开关以下的回路为变频驱动系统。

2 变频调速系统元器件的选择

2.1 变频调速系统中电机的选择

考虑到皮带机在满载情况下所需的驱动力矩，以及在全速状态下皮带机需要达到1.6 m/s的速度，采用了佳木斯YZP225M-6异步电动机（30 kW，950 r/min）。

2.2 变频器型号的选择

鉴于皮带机的工况，选择了控制功能相对简单、价格较低的POWTRAN PI-168G系列变频器，其是具有键盘控制运行和低载预警等功能的泛用机型。

2.3 变频器容量的选择

变频器容量的选择公式如下：

PCN≥（K1KPM）/（ηcosφ）. （1）

式（1）中：PCN为所需变频器容量；K1为容量补偿系数，取1.1～1.2；K为电流波形的修正系数，PWM方式取1.05～1.10；η为电动机的效率，约为0.85；PM为负荷要求的电动机的输出功率，kW；cosφ为电动机的功率因数，取0.75～0.85.

驱动电机的型号为YZP225M-6，功率为30 kW。根据式（1），变频器的容量为43.2 kW，考虑到应留有一定的余量，取变频器的容量为55 kW。

3 变频器的工作原理

变频器的主要性能有以下10点：①其可设定频率为0.5～400 Hz，调速空间较大，本设备的调频空间为0～50 Hz，对应的皮带速度为0～1.6 m/s。②具备8种控制方式，即模拟量+键盘运行、多段速度+端子运行、模拟输入+端子运行、键盘调速+端子运行、键盘调速+键盘运行、程序运行、摆频运行和PID调节运行。本设备采用模拟输入+端子运行的方式。③可根据实际情况调节寸动频率和时间。④直流制动的起始频率为0～60 Hz，制动电压为0%～10%，制动时间为0～10 s，且可在实际应用中根据电机的功率和负荷设置上述参数。⑤通过LED监视器可查看变频器运行过程中输出的电流、电压、输出频率、设定频率、电机转速和正反转状态等，方便技术人员监控设备。⑥一段加、减速时间可设为0.1～3 200 s。设定范围大，应根据实际情况设定。⑦变频器内部设有浪涌保护模块，可阻挡来自外部的高电压对IGBT造成伤害。⑧操作菜单故障显示信息可提示设备中出现的问题，方便技术人员维护。比如，显示“OC”为Vce检测过流动作，或输出电流超过额定电流的2倍；显示“OL”为输出电流值和时间达到设定的过载标准值；显示“OH”为因散热器过热而导致温度开关断开；显示“OU”为直流母线的电压值>设定值的30%；显示“OHO”为PTC外部温度超过设定值；显示“SEN”为传感器开路。⑨当调速方式设定为键盘调速时，通讯控制参数RS-485控制变频器的频率设定，其波特率有1 200，2 400，4 800，9 600 bit/s四种选择，本设备采用4 800 bit/s。⑩制动方法。变频器内部设定为直流制动波形。在变频器减速至变频器设定的停止时直流制动起始频率时，变频器停止输出PWM波形，开始输出直流制动波形。

变频器的输出频率、停止制动频率、直流制动频率与制动时间的关系如图4所示。

4 应用情况和效果

改造后实现了控制皮带速度的功能，司机可根据货物流量，控制皮带速度在0～1.6 m/s之间变换，大大降低了因货物流量大而停止运行的概率；消除了电机直接启动时大电流对电机造成的伤害，延长了电机的使用寿命；电机的平稳启动降低了电机启动时对皮带架钢结构造成的冲击，避免了电动滚筒支架的撕裂；在皮带控制中可推广应用变频控制，进而在流程作业中

可自由调解货物的流量，从而提高设备效率。

〔编辑：张思楠〕