大功率变频器在大型矿用胶带运输机上的应用探讨 - 复制.doc

矿用大型胶带运输机变频驱动方式的应用实践及探讨 引言： 一直以来，煤炭行业都是支持国民经济发展的支柱型产业，近些年，随着我国国民经济的高速发展，对煤炭的需求量也随之激增，对煤炭需求量的增加必然要求煤矿的产能不断增加。先进的采煤工艺及国际先进的大型设备的不断引进及装备，使得原有生产方式相对传统的煤炭行业，在不觉中已经被推入到一个以技术应用为主导的发展阶段，很多超前的技术手段和国际领先的设备都开始在煤矿生产的掘、采、运、洗等环节中应用。 带式输送设备在煤炭生产中被广泛应用于矿料的输送、转载，随着煤矿产量的增加，带式输送机的驱动点功率增加、驱动点数量增多、应用方式相对复杂①，带式输送设备的启动问题也因此逐渐显现出来，变频器驱动作为带式输送机启动方式的一种在国外同行业、同应用领域很早就有应用，而在国内尚处于初期，因带式输送设备的种类较多，本文仅针对广泛应用于煤炭行业中的带式输送机——俗称“皮带机”，对其采用变频驱动方式从设计方面到实际选用进行一些简单的探讨。 主题词：带式输送机的负载特性、自适应控制方式、转速和转矩的配合关系、双S曲线启动方式、减力停车、“零速”抱闸。 带式输送机因其系统构造简单运行稳定性较高，在煤炭行业各环节中担负着输送矿料的作用，驱动功率大、驱动点数量多、传送距离长等特点是目前矿用大型带式输送机的特点。在国内变频器在带式输送机上的应用，最早主要是解决大功率电机直接启动对电网的冲击问题，变频器本身仅作为“软启动”装置，但是，因变频器本身具有很强的速度、转矩控制能力，因此，在实际的应用中逐渐被结合到带式输送机的实际工艺中，变频器不再仅仅作为“软启动”装置，而是成为带式输送设备的一种较好的驱动控制方式。下面从几个方面对变频器驱动方式的应用进行一些探讨： 紧密结合皮带机工艺，合理选择驱动方案 设计是项目顺利实施的一个关键，变频传动装置在大型带式输送机的驱动应用上不光要结合工艺进行选型，且需要通过变频传动装置与控制系统的配合达到实际的应用目的，这就要求工艺设计与电气配套采用一体化的思路，同时也应该配合实际选用的变频传动装置的功能特性进行合理配置，通常在变频装置的选用和设计上需配合带式输送机的工艺作如下几方面考虑： 曲别于恒转矩运行方式的带式输送机的负载特性；该问题是带式输送机采用变频驱动方式首先需要考虑的问题，一般来讲变频器适用的负载特性分为：恒转矩应用和变转矩应用两种方式②，依据变频装置在驱动带式输送机需控制电机输出相对恒定的转矩这一特性可将带式输送机归类到恒转矩应用，但针对煤炭行业的应用特性，带式输送机在原煤系统中承载的物料粒度相对较大，物料下落时对设备的冲击较大，因此，要求传动装置在能提供相对恒定的转矩基础上，能及时响应负载因物料下落的冲击而产生的变化，因此，在变频装置的选型及配置上依据实际应用首先应考虑到其过载能力及抗负载冲击能力。 带式输送设备驱动点轴功率选择，驱动电机的电压等级；该因素涉及到电机电压等级问题，从而直接决定了变频装置的电压等级的选择。 根据实际的应用实例驱动点功率在800kw以下时可以选择低压传动装置（设备额定电压在1kv以下），因低压交流传动装置设备本身的技术成熟度、造价、维修便易程度等因素，驱动点功率在800kw以下时，综合系统投资维护等因素采用低压变频驱动方案相对较为合理，但该方案存在配电设备相对较多、负载侧的运行电流较大、除变频装置外的外围投资较大的缺点；当驱动点功率大于800kw时，选用中压变频装置③（电压等级在1kv~10kv），从系统造价、负载运行电流等问题上综合考虑，采用中压变频驱动装置是相对合理的方案，但由于中压驱动装置本身的结构和技术手段的不同在实际应用中仍然处于争论中——现国际知名厂商生产的高性能中压传动装置因与低压传动装置相似的拓扑结构、设备中采用高压功率管件构成传动装置造价较高、维护技术难度大，，而中压传动装置的另一种结构（采用低压功率器件构成的，多单元串连结构的变频装置）该结构特点决定该类传动装置属风机泵类专用型变频器，多应用在风机、泵类变转矩负载上④，因其该结构采用低压功率器件成本相对较低，现在国内煤炭行业的大型带式输送上也有应用。 栈桥的坡度、角度、带速、运量、驱动滚筒的安置方式、是否存在发电工况等问题；因本文主要探讨内容是传动装置的应用，实际上皮带机机械部分从设计角度来讲相对比较复杂，但推究到理论上无论是依据经典的“欧拉定理”还是“逐点计算原理”对带式输送机的圆角周力的特性分析，最终都离不开滚筒驱动原理，与常规带式输送设备的驱动方式不同的是，变频驱动方式能精确地控制电机的转矩和速度，显然，从理论角度来说变频驱动方式在长距离大功率复杂工况条件下，无疑是带式输送设备较好的驱动方式。 驱动点数量及设计方式——头部单驱动方式、头部共轴驱动方式、头部多驱动方式（3个驱动点以上