偉創 AC60-U變頻器在皮帶機上實現功率平衡

　　一、前言
　　
　　國內現有大多數煤礦皮帶輸送機一般都采用工頻拖動，較少使用變頻器驅動。電機長期工頻運行加之液力耦合器效率等問題，造成皮帶運輸機運行起來非常不經濟；同時電機無法采用軟起軟停，機械上產生劇烈沖擊，加速機械磨損；還有皮帶、液力耦合器磨損和維護等問題都會給企業帶來很大數額費用問題。這些現狀對創建節能型社會是不相符合，對煤礦企業皮帶輸送機進行變頻改造對節約社會能源、增加煤礦企業經濟效益都具有非常現實經濟意義和社會意義。
　　
　　皮帶機通過驅動輪鼓，靠摩擦牽引皮帶運動，皮帶通過張力變形和摩擦力帶動物體在支撐輥輪上運動。皮帶是彈性儲能材料，在皮帶機停止和運行時都儲存有大量勢能，這就決定了皮帶機的啟動時應該采用軟啟動的方式。國內大多數煤礦采用液力耦合器來實現皮帶機的軟啟動，在起動時調整液力耦合器的機械效率為零，使電機空載啟動。雖然有的采用了轉子串接電阻改善啟動轉矩和降壓空載啟動等方法，但電機的起動電流仍然很大，不僅會引起電網電壓的劇烈波動，還會造成電機內部機械沖擊和發熱等現象。同時采用液力耦合器軟起皮帶時，由于起動時間短、加載力大容易引起皮帶斷裂和老化，要求皮帶的強度高。加之液力耦合起長時間工作會引起其內部油溫升高、金屬部件磨損、泄漏及效率波動等情況發生，不僅會加大維護難度和成本、污染了環境，還會使多機驅動同一皮帶時難以解決功率平均和同步問題。
　　
　　二、AC60-U的工作原理
　　
　　AC60-U系列變頻器可以實現軟啟動、軟停止的功能，能降低機械傳動沖擊，能延長皮帶機的使用壽命，并且從根本上解決功率平衡的問題。AC60-U系列變頻器采用主從控制，通過控制變頻器的輸出轉矩，使得主從變頻器的輸出轉矩百分比、母線電壓基本一致。當系統處于穩態運行時，主從變頻器輸出轉矩百分比誤差在±1%。
　　
　　三、AC60-U系列的優勢
　　
　　1）真正實現了帶式輸送機系統的軟起動。運用變頻器的軟起動功能，將電機的軟起動和皮帶機的軟起動合二為一，通過電機的慢速起動，帶動皮帶機緩慢起動，將皮帶內部貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機在起動過程中形成的張力波極小，幾乎對皮帶不造成損害。
　　
　　2）實現皮帶機多電機驅動時的功率平衡。應用變頻器對皮帶機進行驅動時，一般采用一拖一控制，當多電機驅動時，采用主從控制，實現功率平衡。在河南某煤礦主井皮帶為2×135KW電機驅動，采用主從控制后，輕載時主從電機電流相差左右，滿載時相差2A左右。基本實現了皮帶機多電機驅動時的功率平衡。
　　
　　3）降低皮帶帶強。采用變頻器驅動之后，由于變頻器的起動時間在1s～6500s可調，通常皮帶機起動時間在60s～200s內根據現場設定，皮帶機的起動時間延長，大大降低對皮帶帶強的要求，降低設備初期投資。
　　
　　4）降低設備的維護量。變頻器是一種電子器件的集成，它將機械的壽命轉化為電子的壽命，壽命很長，大大降低設備維護量。同時，利用變頻器的軟起動功能實現帶式輸送機的軟起動，起動過程中對機械基本無沖擊，也大大減少了皮帶機系統機械部份的檢修量。如河南某煤礦主井皮帶采用變頻器驅動后，僅皮帶扣一項年節約費用就達一萬多元。
　　
　　5）啟動平滑，轉矩大，沒有沖擊電流，可實現重載啟動。
　　
　　6）節能。在皮帶機上采用變頻驅動后的節能效果主要體現在系統功率因數和系統效率兩個方面。　　
　　a、提高系統功率因數
　　
　　通常情況下，煤礦用電機在設計過程中放的裕量比較大，工作時絕大部分不能滿載運行，電機工作于滿電壓、滿速度而負載經常很小，也有部分時間空載運行。由電機設計和運行特性知道，電機只有在接近滿載時才是效率zui高、功率因數*，輕載時降低，造成不必要的電能損失。這是因為當輕載時，定子電流有功分量很小，主要是勵磁的無功分量，因此功率因數很低。采用變頻器驅動后，在整個過程中功率因數達0.9以上，大大節省了無功功率。
　　
　　b、提高系統效率
　　
　　采用變頻器驅動之后，電機與減速器之間是直接硬聯接，中間減少了液力耦合器這個環節。而液力耦合器本身的傳遞效率是不高的，且主要是通過液體來傳動，液體的傳動效率比直接硬聯接的傳動效率要低許多，因而采用變頻器驅動后，系統總的傳遞效率要比液力耦合器驅動的效率要高5%～10%。
　　
　　四、調試步驟
　　
　　1）按照說明書的接線圖將變頻器的接線全部接好。
　　
　　2）將電機的額定轉速、額定電流輸入到變頻器的參數里。
　　
　　3）判斷電機的旋轉方向是否正確。方法：先開主機，再開從機，分別判斷。
　　
　　4）將說明書的推薦參數設置進變頻器。
　　
　　5）空載進行調試，觀察主從變頻器運行是否正常。
　　
　　五、結束語
　　
　　經過變頻技術改造后皮帶機運行良好，*實現了皮帶輸送機的軟起、軟停運行方式，大大進步了系統的功率因數和系統效率。改造后系統可以根據負載變化情況自動調整輸出頻率和輸出力矩，改變了以前電機工頻恒速運行的模式，在很大程度上節約了電力能源；液力耦合器的退出更大地節約了設備的維護和維修用度。在煤炭行業的節能改造中應用能夠創造巨大的經濟效益和良好的社會效益，對于創建節能環保型的社會發揮著重要的作用。