摘要：采用高压变频器驱动带式输送机,是矿井提高皮带寿命、安全可靠性的重要手段。本文通过对液力耦合器与变频器在皮带机应用的比较,结合越南某煤矿的皮带变频改造现场,介绍皮带机系统变频改造相关技术,以及高压变频器在皮带机系统上的应用情况。

　　关键词：皮带机、、高压变频器、矢量技术、主从控制、功率均衡

　一、引言

　　皮带机在煤矿的使用非常普遍。皮带机上的皮带是一个弹性体，因此，《煤矿安全规程》规定，大功率皮带机必须加设软启动装置。目前煤矿采用的软启动装置绝大部分是液力耦合器。还有使用CST的（集变速箱，耦合器，电液控制为一体）。液力耦合器（液偶）虽然能部分解决皮带机的软启动问题，但还是存在维护工作量大，能耗高，对皮带强度要求高等弊端。随着高压变频技术的不断进步和完善，已经逐步取代传统液偶的位置。

　二、皮带机工作原理和特点

　　皮带机通过驱动轮鼓，靠摩擦牵引皮带运动，皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动，皮带是弹性储能材料，在皮带机停止和运行时都储存有大量势能，这就决定了皮带机的启动应该采用软启动的方式。目前煤矿采用的软启动装置绝大部分是液力耦合器，通过市场调查和用户的反馈，液力耦合器在驱动皮带机时的种种弊端已暴露无遗，液力耦合器正逐步的被高压变频器所取代。

　三、液力耦合器与变频器驱动皮带机的优劣点

　　1、传统液偶存在的弊端如下：

　　（1）采用液偶，电动机必须先空载启动。工频启动时，启动电流很大，为电动机额定电流的4～7倍。启动瞬间电流会在启动过程中产生冲击，引起电动机内部机械应力和热应力发生变化，对机械部分造成严重磨损甚至损坏。同时还将引起电网电压的下降，影响到电网内其他设备的正常运行，因此，大容量的皮带机还必须附加电动机软启动设备。如：水电阻；

　　（2）、液偶长时间工作时会引起液体温度升高，熔化金合塞，还会引起漏液，增大维护工作量，污染环境；

　　（3）、采用液偶时皮带机的加载时间较短，容易引起皮带张力变化，因此对皮带带强度要求较高；

　　（4）、一般的皮带机都是长距离大运量，通常都是多电机驱动，采用液偶驱动很难解决多电机驱动时的功率平衡问题。

　　2、采用高压变频器对皮带机进行驱动的优势如下：

　　1、真正实现皮带机软启动。通过电机慢速启动带动皮带机缓慢启动，将胶带内部贮存的能量缓慢释放，可将输送机启停时产生的冲击减至最小，几乎对胶带不造成损害；

　　2、降低胶带带强。由于变频器启动时间可以在1～3600s内调整，皮带机启动时间通常在60～200s内根据现场情况设定。启动时间延长大大降低对带强的要求，减少设备初期投资。实际应用中，由于降低了启动冲击，机械系统的损耗也随之降低，尤其托辊及滚筒寿命大大延长；

　　3、实现皮带机多电机驱动时的转矩平衡。应用变频器对皮带机驱动时可以采用一拖一控制，多电机驱动时采用主从或协调柜控制方式，实现转矩平衡；

　　4、验带功能。低速验带功能是皮带机检修的要求。变频调速系统为无极调速的交流传动系统，在空载验带状态下可调整0～100%额定带速范围内的任意带速；

　　5、平稳的重载启动。变频器低频运转可输出2.2倍额定力矩，适于重载启动；

　　6、自动调速。变频器配合煤流传感器可以根据负载轻重自动调节胶带速度，节电的同时还减少了胶带的磨损；

　　7、节能。对应于煤矿的特殊生产条件，有时，煤的产量是极不均匀的，当然皮带机系统的运煤量也是不均匀的，在负载轻或无负载时，皮带机系统的高速运行对机械传动系统的磨损浪费较为严重，同时电能消耗也较低速运行大的多，但因生产的需要皮带机系统又不能随时停车，采用单独的控制系统对前级运输系统的载荷、本机运输系统的载荷进行分别测量，这样可控制变频器降速或提前升速。对于载荷不均的皮带机系统，可节约电能、降低皮带的磨损。

　四、用户现场介绍

　　该煤矿位于越南广宁省锦普市，隶属于越南政府企业，该煤矿皮带机参数如下表：

　　现场图片如下:

　　

　　图1：现场图片

　　

　　电机和齿轮减速器（减速比1：50）

　　

　　滚筒

　　

　　英威腾高压变频器

　　

　　出煤图

　五、英威腾高压变频器调试

　　英威腾高压变频器调速系统是我公司自主研发、设计的新一代高压变频调速系统，它采用了当前最先进的高性能的无速度传感器矢量控制方式，同时兼容了矢量化的VF控制，使产品具有：高质量的输入特性、高功率因数以及完美的电源输出特性。同时具有控制精度高、动态力矩响应快、低频转矩输出力矩大、双频制动快、单面正面维护等优点。

　　采用多单元串联脉宽调制叠波技术，通过功率单元串联，从电网的输入电压经过移相变压器，变成3*N路三相660V/690V的低压电压（N为每相功率单元的个数），然后把这些电压输出分别给每个功率单元供电。每个单元采用H桥的方式，由主控系统采用移相的方式，控制每个H桥的PWM输出；把同一相的单元PWM输出串联起来，每相的第一个单元采用“Y”方式连接，三相最后一个单元合成高压电压输出；通过功率单元的逆变转换，实现了AC-DC-AC转换。

　　根据现场考察与用户沟通，我司为该煤矿配置两套高压变频器，额定功率：450KW，额定电流：54A，额定电压6KV，两台高压变频器采用矢量运行，控制方式为主从控制，按照VF运行——参数自学习——矢量运行的方式分别调试主、从机，记录参数如下：

　　主机调试参数：

　　从机调试参数：

　　参数自学习结果：

　　通过参数自学习结果观察，两台电机相关参数相差不大，对比相同频率下VF模式和矢量模式变频器输出电压和电流，相差也不大，印证了变频器工作正常，参数自学习结果正确。

　　单机调试完成，又进行主从模式调试，从0HZ-50HZ运行，观察主机、从机输出电流和电压，两台变频器运行正常，电机运行稳定，调试完成。

　六、结束语

　　皮带机的驱动系统采用英威腾生产的高压变频器，不但提高了生产效率和系统的综合可靠性，降低了能耗，而且达到了现场安装方便、运行性能安全良好的效果。实践证明，利用技术先进、成熟安全的高压变频调速系统可以全面实现高效调节现场工况，提高系统自动化程度，节约电能的目的。使用高压变频器可以大大降低现场维护量，带来可观的效益，切实响应国家节能降耗的号召，值得大力推广。