1、磨超細(xì)磨超細(xì)磨變頻控制帶式輸送機(jī)在水泥廠改造應(yīng)用摘要：傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)采用液力偶合器起動(dòng)，起動(dòng)電流大，設(shè)備故障率高，變頻控制起動(dòng)，具有起動(dòng)電流小，重載啟動(dòng)，力矩平衡、減小設(shè)備維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。控制方式采用“無(wú)速度傳感器”矢量控制技術(shù)，內(nèi)部“主-從”功能實(shí)現(xiàn)力矩及速度平衡。關(guān)鍵詞：變頻器、矢量控制、力矩平衡 “十二五”期間，國(guó)家進(jìn)一步加大節(jié)能降耗力度，各類(lèi)行業(yè)企業(yè)都在響應(yīng)國(guó)家號(hào)召“節(jié)能減排”，水泥廠作為傳統(tǒng)耗能大戶(hù)，采取了各種節(jié)能措施，當(dāng)前推廣力度較大的是變頻器在生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用，變頻調(diào)速作為先進(jìn)的節(jié)能調(diào)速設(shè)備，效果明顯，性?xún)r(jià)比高，逐步成為水泥行業(yè)節(jié)能主流。一、帶式輸送機(jī)變頻控制概述輸送帶是帶式輸送機(jī)的

2、主要組成部分，我們都知道，皮帶是有彈性的，它在靜止或者運(yùn)行時(shí)，會(huì)貯存大量的能量。在輸送機(jī)滾筒旋轉(zhuǎn)起動(dòng)過(guò)程中，拖動(dòng)皮帶會(huì)產(chǎn)生張力波，沿著皮帶把能量釋放出去。張力過(guò)大皮帶可能斷裂。所以帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)需要加設(shè)軟起動(dòng)裝置。目前，液力偶合器是應(yīng)用較多的軟起動(dòng)裝置之一。液力偶合器作為傳統(tǒng)皮帶啟動(dòng)方式，存在如下問(wèn)題：首先，直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為電機(jī)額定電流4-7倍，電機(jī)瞬時(shí)啟動(dòng)造成機(jī)械應(yīng)力大，短時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，嚴(yán)重影響電機(jī)使用壽命；啟動(dòng)過(guò)程還會(huì)拉低電網(wǎng)電壓，甚至造成其余電氣設(shè)備不能正常運(yùn)行，對(duì)于功率較大電機(jī)機(jī)必須采用軟起動(dòng)裝置。其次，采用液力偶合器，皮帶啟動(dòng)時(shí)間較短，形成皮帶張力較大，容易發(fā)生皮帶撕裂。第三，

3、一般皮帶傳送距離都較長(zhǎng)，通常采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在皮帶不同位置多臺(tái)電機(jī)采用液力偶合器同時(shí)啟動(dòng)，會(huì)造成電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的功率不平衡。 伴隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，變頻器產(chǎn)品也發(fā)生了深刻變化。目前，變頻器在企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，許多水泥企業(yè)采用變頻器控制取代傳統(tǒng)的控制方式，社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益明顯。二、系統(tǒng)介紹山西省某水泥廠皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)： 石灰石經(jīng)鄂式破碎機(jī)破碎后運(yùn)輸至預(yù)均化堆料庫(kù)，運(yùn)輸皮帶全長(zhǎng)4.2km，輸送能力：100t/hm/s，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置采用同軸二臺(tái)132KW電機(jī)滾筒驅(qū)動(dòng)加一臺(tái)132KW電機(jī)控制，采用機(jī)尾重載張緊，原系統(tǒng)通過(guò)液力偶合器驅(qū)動(dòng)控制，設(shè)備維護(hù)工作量大，自動(dòng)化程

4、度落后。圖01 現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)機(jī)布置驅(qū)動(dòng)方式三、變頻系統(tǒng)技術(shù)方案1、問(wèn)題采用變頻改造有如下問(wèn)題需要考慮“必須確保3臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡，并且速度同步。同時(shí)能夠滿(mǎn)足重載起動(dòng)。（1）解決多臺(tái)電機(jī)力矩及速度平衡問(wèn)題每一組電機(jī)內(nèi)部力矩平衡是多電機(jī)驅(qū)動(dòng)要解決的最主要問(wèn)題，負(fù)載變化，電機(jī)參數(shù)及皮帶松緊等因素，都會(huì)對(duì)電機(jī)的速度和出力產(chǎn)生擾動(dòng)性影響，為了使系統(tǒng)穩(wěn)定地工作，幾臺(tái)電機(jī)必須保持一致的速度，同時(shí)盡可能保持均勻的出力。（2）皮帶重載啟動(dòng)問(wèn)題在皮帶工作中，可能會(huì)因各種原因，使皮帶突然停車(chē)，這時(shí)皮帶上就會(huì)有很重負(fù)載，如果這時(shí)啟動(dòng)皮帶，就會(huì)使電機(jī)的出力超出正常出力，必須做到低速、緩慢啟動(dòng)，減少加速度以便不使皮帶打滑或撕

5、裂。2、解決措施（1）針對(duì)長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)剛性和柔性相結(jié)合的特點(diǎn)，通過(guò)不同方案論證，采用矢量控制的變頻器是最合適的。矢量控制是通過(guò)電磁矢量對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，以達(dá)到高調(diào)速精度，高力矩，高響應(yīng)速度的。矢量控制發(fā)展現(xiàn)在已非常成熟,在實(shí)際使用中，可分“帶速度傳感器矢量控制”和“無(wú)速度傳感器矢量控制”。尤其是“無(wú)速度傳感器”矢量控制技術(shù)，在很多工業(yè)控制場(chǎng)合均得到了廣泛應(yīng)用。在本項(xiàng)目中，因?yàn)榇罅刂剌d啟動(dòng)，需要很好的控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而其它的控制技術(shù)必須通過(guò)有速度傳感器的速度閉環(huán)來(lái)控制，否則就會(huì)出現(xiàn)低速脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使皮帶出現(xiàn)振顫現(xiàn)象,會(huì)降低啟動(dòng)力矩。而皮帶工作環(huán)境相對(duì)較差 ，增加速度碼盤(pán)就增加了一個(gè)故障點(diǎn)，使系

6、統(tǒng)可靠性下降。“無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)”正好適合于該應(yīng)用場(chǎng)合，可解決重載啟動(dòng)問(wèn)題，又可使系統(tǒng)更簡(jiǎn)化，減少故障點(diǎn)，提高可靠性，使整個(gè)系統(tǒng)故障停運(yùn)時(shí)間大大減少。所以矢量控制技術(shù)是皮帶傳動(dòng)的最佳技術(shù)方案。（2）力矩平衡控制方式：多臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制皮帶情況，通常采用“主-從”控制方式實(shí)現(xiàn)力矩及速度平衡。一臺(tái)變頻器作為主傳動(dòng)，采用閉環(huán)速度控制模式，其余變頻器接收主變頻器的力矩信號(hào)，采用閉環(huán)力矩控制方式，PLC和各主從驅(qū)動(dòng)間采用PROFIBUS-DP實(shí)現(xiàn)通訊。圖02 三臺(tái)變頻器分別控制3臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)3、控制方式（1）就地控制在就地工作方式下，通過(guò)操作臺(tái)上起動(dòng)按鈕控制，可控制現(xiàn)場(chǎng)皮帶起、停及三臺(tái)電機(jī)的

7、力矩和功率平衡。可實(shí)現(xiàn)多條皮帶機(jī)的連鎖起停控制功能，沿線皮帶保護(hù)均可投入。（2） 自動(dòng)方式在自動(dòng)工作方式下，整個(gè)系統(tǒng)控制權(quán)交給了前級(jí)或地面總控室，由前級(jí)或地面總控室發(fā)出指令完成皮帶系統(tǒng)的起停控制，實(shí)現(xiàn)逆流起車(chē)，順流停車(chē)，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)皮帶機(jī)控制和力矩及功率平衡，整個(gè)系統(tǒng)保護(hù)均投入工作。（3） 檢修方式檢修方式下，皮帶機(jī)進(jìn)入低速驗(yàn)帶的工作方式下，速度低于0.2M/S,以便于檢修人員認(rèn)真檢查，同時(shí)，各種保護(hù)可選擇性地投入運(yùn)行。（4）手動(dòng)方式當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，皮帶可單臺(tái)進(jìn)行手動(dòng)控制，沿線保護(hù)不參與工作，只保留停車(chē)保護(hù)。圖03 皮帶監(jiān)控畫(huà)面三、結(jié)論變頻器在水泥廠帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，既解決了原有

8、系統(tǒng)存在的問(wèn)題，同時(shí)在節(jié)能等方面體現(xiàn)了極大的優(yōu)勢(shì)。第一、實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的軟起動(dòng)，降低了設(shè)備的投資與維護(hù)量。變頻器的起動(dòng)時(shí)間可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況調(diào)整，皮帶機(jī)起動(dòng)時(shí)間通常在60S200S內(nèi)設(shè)定，延長(zhǎng)皮帶機(jī)的起動(dòng)時(shí)間后，電機(jī)慢速起動(dòng)。皮帶隨著運(yùn)行速度的提高，皮帶逐步張緊，避免撕裂皮帶，降低了對(duì)皮帶的要求，節(jié)約設(shè)備投資；另外，在正常維護(hù)下，變頻器工作壽命很長(zhǎng)，這也大大降低了設(shè)備的維護(hù)量。第二、實(shí)現(xiàn)了多個(gè)電機(jī)拖動(dòng)皮帶時(shí)的速度與功率的匹配。在控制中，變頻器采用主從控制模式，實(shí)現(xiàn)各個(gè)電機(jī)的功率平衡。負(fù)載較輕時(shí)，兩個(gè)電機(jī)電流相差4A，額定負(fù)荷時(shí)相差大約2A。第三、顯著節(jié)能。節(jié)能效果可以從系統(tǒng)的功率因數(shù)和效率

9、兩個(gè)方面得到體現(xiàn)。（1）系統(tǒng)的功率因數(shù)提高通常情況下電機(jī)選型時(shí)，是按照工作在滿(mǎn)載情況確定，裕量較大，而電機(jī)往往達(dá)不到滿(mǎn)載負(fù)荷工作；根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)運(yùn)行特點(diǎn)，工作在額定負(fù)載時(shí)效率最高，而負(fù)載輕時(shí)，電能損失大，功率因數(shù)低。我們知道當(dāng)輕載時(shí)，定子電流的勵(lì)磁的無(wú)功分量形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而拖動(dòng)負(fù)載的有功分量很小，導(dǎo)致功率因數(shù)較低。變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率因數(shù)可達(dá)0.9以上，降低了無(wú)功功率。（2）系統(tǒng)的效率提高采用變頻器驅(qū)動(dòng)之后，電機(jī)與減速器之間是通過(guò)齒輪硬聯(lián)接，中間減少了利用液力偶合的緩沖環(huán)節(jié)。而液力偶合器高速液體進(jìn)入渦輪后產(chǎn)生的推動(dòng)力傳遞能量，液體的傳動(dòng)效率低，利用變頻器驅(qū)動(dòng)控制的減速器的傳遞效率與液力偶合器驅(qū)動(dòng)相比，效率提高10%15%以上。水泥生產(chǎn)企業(yè)由于