朱偉

摘 要：該變頻器采用IGBT做整流橋，不單單能修正輸入的功率因素，避免電網(wǎng)污染，讓變頻器的運(yùn)營(yíng)更加生態(tài)環(huán)保，更為重要的是把電動(dòng)機(jī)所返回形成的能量輸出回電網(wǎng)還可以實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：四象限；變頻器；軟啟動(dòng)；調(diào)速；節(jié)能；功率平衡

中圖分類號(hào)：TH222 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）08-0120-01

永煤公司新橋煤礦南一采區(qū)膠帶上山全長(zhǎng)1 095 m，最大傾角為18.05 °，平均傾角11.74 °，平均運(yùn)量為800 t/h。該部膠帶機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)采用三臺(tái)唐山開(kāi)誠(chéng)型號(hào)為ZJT 1-315/1140的四象限315 kW變頻器。該變頻器逆變側(cè)給出了三種操作接口以便對(duì)變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、啟動(dòng)＼停止控制、給定速度等操作。該變頻器具有很好的調(diào)速、節(jié)能性能，采用軟軟啟動(dòng)控制方式，不僅僅能夠降低對(duì)裝置的機(jī)械沖擊，使得裝置的使用年限更長(zhǎng)，同時(shí)該變頻器基本不需要維護(hù)，節(jié)省了人力，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益。使用IGBT作為整流橋不單單能修正輸入的功率因素，避免電網(wǎng)污染，讓變頻器的運(yùn)營(yíng)更加生態(tài)環(huán)保，更為重要的是把電動(dòng)機(jī)所返回形成的能力輸出回電網(wǎng)還可以實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的目標(biāo)。

1 變頻器的功能特點(diǎn)

1.1 優(yōu)越的軟啟動(dòng)、軟停止特性

膠帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)與軟停止。從材質(zhì)來(lái)看，膠帶其即為擁有彈性的物體，特別是其在負(fù)載運(yùn)行的過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一定的慣性，從而增加啟動(dòng)加速度與停止減速度的數(shù)值。在這一情況下，膠帶上所匯集的能量機(jī)會(huì)增加，因此在釋放該能量的過(guò)程中將會(huì)對(duì)該機(jī)械系統(tǒng)形成巨大的能量沖擊。然而這一變頻器裝置可以隨意控制啟動(dòng)與停止的時(shí)間。另外，基于穩(wěn)定膠帶輸送機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)，還可匹配其具備的S型加減速時(shí)間，通過(guò)此種方式可將膠帶輸送機(jī)起停時(shí)產(chǎn)生的沖擊減至最小。S型加減速曲線，如圖1所示。

1.2 平穩(wěn)的重載啟動(dòng)

膠帶輸送機(jī)在運(yùn)煤過(guò)程中可能會(huì)因?yàn)槟撤N原因（比如人力按下急停按鈕、前部膠帶機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)、保護(hù)動(dòng)作等）出現(xiàn)重載停機(jī)現(xiàn)象，再重啟的過(guò)程中就需要兼顧到重載啟動(dòng)。鑒于變頻器的所采用的控制方式下低頻運(yùn)轉(zhuǎn)可以輸出2倍左右的額定轉(zhuǎn)矩。所以，在這一情況下重載啟動(dòng)相對(duì)恰當(dāng)。

1.3 功率平衡

目前礦井中所使用的膠帶傳輸設(shè)備所使用的大部分都是雙滾筒驅(qū)動(dòng)裝置。在這一結(jié)構(gòu)中各個(gè)驅(qū)動(dòng)滾動(dòng)都配置有相應(yīng)的電機(jī)來(lái)提供動(dòng)力。基于進(jìn)一步滿足交代傳輸設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同步，各個(gè)變頻器可以利用互聯(lián)網(wǎng)通訊來(lái)進(jìn)行連接，從而獲得數(shù)據(jù)與信息之間的交互。隨意設(shè)置其中一臺(tái)為主機(jī)，主機(jī)就會(huì)根據(jù)系統(tǒng)所設(shè)定的參與來(lái)運(yùn)作，并且將自身的功率、轉(zhuǎn)矩等指標(biāo)利用互聯(lián)網(wǎng)通訊傳遞給其他設(shè)備，其他設(shè)備就可能干根據(jù)主機(jī)的數(shù)據(jù)指標(biāo)來(lái)靈活修正自身的數(shù)據(jù)指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)功率平衡。

2 變頻器啟動(dòng)與直接啟動(dòng)的比較

2.1 啟動(dòng)特性比較

我們知道電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：

n=ns×（1-s）=■

從公式中可以看出，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)主要通過(guò)調(diào)整頻率實(shí)現(xiàn)，因此，只需調(diào)節(jié)電機(jī)電源輸入頻率即可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。從而可以方便地實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的軟啟動(dòng)，且可以實(shí)現(xiàn)“S”型加減速曲線，保證在加減速的拐點(diǎn)位置對(duì)系統(tǒng)仍沒(méi)有沖擊。而直接啟動(dòng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)的功能。調(diào)節(jié)電機(jī)電源輸入頻率，實(shí)現(xiàn)S型加減速曲線，如圖2所示。

2.2 啟動(dòng)電流比較

我們知道電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流為額定電流的5～7倍。而采用變頻器，電機(jī)的啟動(dòng)電流一般為額定電流的2倍左右，最大時(shí)僅可能達(dá)到3倍以下的額定電流，電機(jī)的電流即為變頻器的輸出電流。比如說(shuō)啟動(dòng)頻率為5 Hz時(shí)，此時(shí)變頻器的輸入電流為：

I入=■×2IN=■

電機(jī)側(cè)電流比較小，可以有效保護(hù)電機(jī)；同時(shí)，變頻器對(duì)電網(wǎng)沖擊非常小。而直接啟動(dòng)不僅啟動(dòng)電流大，對(duì)電機(jī)有損害，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊也非常大。

2.3 對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的沖擊。

由于變頻系統(tǒng)啟動(dòng)為“S”型曲線，加速度曲線平滑，啟動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程平衡，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)沖擊非常小。

而直接啟動(dòng)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)沖擊非常大，皮帶接頭、卡子、托輥、架子等容易造成損壞，不但增加維修費(fèi)用，還因此造成停產(chǎn)而使礦上增大損失。

2.4 重載啟動(dòng)

在系統(tǒng)處于重載時(shí)，直接啟動(dòng)可能會(huì)無(wú)法啟動(dòng)，即使能啟動(dòng)起來(lái)電流也非常大，對(duì)電網(wǎng)沖擊很大。采用變頻驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，在0.5 Hz的時(shí)候即可達(dá)到2倍的額定轉(zhuǎn)矩，能夠?qū)崿F(xiàn)重載啟動(dòng)，且啟動(dòng)電流比較小，對(duì)電網(wǎng)幾乎沒(méi)有沖擊。

2.5 功率平衡

對(duì)于多機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)，由于滾筒直徑、減速機(jī)減速比、電機(jī)轉(zhuǎn)速、滾筒圍包角等等數(shù)據(jù)的不同，多臺(tái)電機(jī)出力不可能平衡。直接啟動(dòng)時(shí)這種不平衡是通過(guò)維護(hù)工調(diào)節(jié)液力耦合器來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng)調(diào)節(jié)，而變頻器調(diào)速系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)功率平衡，更好地解決功率平衡。

2.6 功率因數(shù)

直接啟動(dòng)系統(tǒng)效率較低，功率因數(shù)也較低，一般在0.8以下，而采用變頻調(diào)速系統(tǒng)功率因數(shù)可以達(dá)到0.95以上，可以很大的減少系統(tǒng)的無(wú)用功。

3 效益分析

使用變頻器驅(qū)動(dòng)解決了膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中的負(fù)力問(wèn)題，變頻器運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)時(shí)，其能量回饋電網(wǎng)，達(dá)到很好的節(jié)能效果；解決了膠帶輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的速度失控問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了膠帶輸送機(jī)運(yùn)行全過(guò)程的啟動(dòng)、制動(dòng)和速度控制，保證了膠帶輸送機(jī)的正常運(yùn)行；解決了機(jī)械系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)的沖擊問(wèn)題，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命；其無(wú)級(jí)調(diào)速特性使膠帶機(jī)起動(dòng)及停止過(guò)程平穩(wěn)，減少了皮帶竄動(dòng)、跑偏、灑煤等現(xiàn)象，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)南一采區(qū)下運(yùn)膠帶輸送機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的研究，成功應(yīng)用的礦用隔爆兼本質(zhì)安全型四象限變頻調(diào)整裝置實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)的制動(dòng)，該裝置由變頻調(diào)速單元、IGBT、PLC、隔爆型外殼、冷卻系統(tǒng)、諧波抑制系統(tǒng)等組成?？梢蕴峁┻^(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱和缺相等多種保護(hù)功能，采用自封閉式強(qiáng)制水循環(huán)冷卻+風(fēng)冷的散熱方式，解決了大功率元件的散熱問(wèn)題，設(shè)備的使用壽命長(zhǎng)；有效解決了膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中的負(fù)力問(wèn)題，能量回饋電網(wǎng)，達(dá)到很好的節(jié)能效果，值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 余江.大傾角巷道下運(yùn)膠帶輸送機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)[J].山東煤炭科技，

2009，（6）.