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汇川技术HD92高压变频器在皮带机多电机功率平衡上的应用

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汇川技术HD92高压变频器在皮带机多电机功率平衡上的应用

（提供：苏州汇川技术有限公司，应用领域：矿山）

应用领域：矿山

关键字：磁链闭环、皮带机、主从控制、软启动、节能

摘要：本文介绍了汇川HD92皮带机专用高压变频器在宁夏某煤矿主井（斜井）皮带机上的应用。并从电气原理、性能、节能分析等各方面对高压变频器在皮带机上的应用做总结。

概述

皮带输送机是煤矿最理想的高效连续输送设备，是煤矿开采机电一体化技术与装备的关键设备，是煤矿斜井生产的重要传送设备。国内煤矿的高压电机拖动的皮带机一般都采用工频拖动，并在电机和减速机之间加装液力耦合器，液力耦合器通过勺管来改变涡轮与泵轮之间油腔的油量多少来调速，达到软起、软停、调试的目的。但液力耦合器是机械设备，不可能精确的调整油腔的油量，更不能使两台电机无论在启动、停止还是在运行中达到转速一致、转矩相同、功率平衡的目的；而变频器完全可以解决这个问题，液力耦合器属于低效调速设备，在调速的过程中转差功率以热能的形式损耗在油中。这不仅消耗了能量，而且使液力耦合器油温升高，为此必须采取妥善的冷却方式，特别是在环境温度较高的场合应用，对冷却的要求更高，在夏季不得不采取不间断的冲水冷却等措施，即使如此，有时仍会因温度过高，威胁到液力耦合器安全时，不得不停机，以使温度降下来。所以高压变频器在皮带机上取代液力耦合器是必然的趋势。

设备概况

某煤矿皮带机输送系统主要有皮带机、抱闸、减速机、逆止器、皮带、皮带秤、抓捕器、拉线急停、跑偏传感器等组成。

1、皮带机

皮带长800米，宽1.5米。2台电机，拖动直径1.2米的驱动滚筒。速度3/S米，两个驱动滚筒都在机头。距离较近为钢性连接。

图1现场皮带机驱动滚筒

2、驱动电机

三相异步电机

功率450KW

电机电压10KV

电机额定电流32.5，

功率因数0.84，

转速1450R/MIN

3、抱闸器（电力液压驱动器）：额定推力1250N,功率560W，

4、减速机：西门子生产行星式减速机。功率500KW,N1=1500，N2=42.38。

煤矿皮带机变频调速系统方案设计

图2煤矿主井皮带机图

皮带机多机变频调速系统的核心问题是皮带系统中各电机的转速和转矩平衡问题。在实际应用中，根据现场工艺不同，可以选择不同的变频控制方案。

“一拖二”方案

此方案是采用一台变频器同时拖动两台电机运行，将各个电机定子绕组接线直接并联接在一台变频器输出测。“一拖二”方案中，变频器无法对电机的转矩进行独立的控制，因此各电机的出力由电机的参数和皮带参数决定；其中，影响电机功率平衡的主要因素是电机的参数差异和拖动滚筒及皮带的包络角差异；正常情况下，包络角的大小只存在设计及加工上的差异，但是当系统正常运行后，由于提升的货物是潮湿的，皮带在卸货物后，上面仍残留一些煤渣，这时候转到拖到滚筒上，就会使拖动滚筒直径变大；误差越大，系统中电机的功率差异就会越大。

采用“一拖二”方案有以下弊端

变频器不能有效的分配两台电机的功率，达到功率平衡的目的；

2）变频器不能有效的保护每一台电机，因为一台变频拖动两台电机，我们在设置过流保护值时，如果按照单台设定，如果电机负载大或是负载波动比较大时，会因为过流故障停机，更严重的是根本启动不了皮带机。如果按照两台电机的保护设定过流值，达不到保护电机的目的。如果为电机分别安装保护柜的话，不但增加费用，而且连锁复杂。

“主从控制”方案

此方案采用两台变频器分别拖动两台电机（或者多台），将各个电机定子绕组直接分别接在相应的变频器输出侧，主从同步控制运行变频系统是由完全独立的两台变频器通过主、从机的同步CAN总线通讯方式保证双电机的转速一致，功率平衡。高压变频器采用主从控制方案，三环控制模式，主机采用转速控制，从机采用转矩控制。主机通过CAN通讯实时采集从机电流信号、电压信号、频率信号，实时调整给从机的转矩信号，使主机和从机的功率达到完美的平衡。

当其中一台变频器出现故障时，系统不停机，故障变频器自动转到工频，控制器继续采集工频电机的电流、电压反馈给变频器，采用单频转矩调整控制模式，工频电机为主机，变频电机为从机，变频器5