HIVERT系列通用高压变频器在矿山强力皮带机上的应用

引言
　　带式输送机是利用传动滚筒和输送带之间的摩擦力，驱动输送带运行的连续的运输设备。输送带既是牵引构件又是承载构件。
　　国内现有大多数煤矿的皮带输送机一般都采用工频拖动，较少使用变频器驱动。由于电机长期工频运行加之液力耦合器效率等问题，造成皮带运输机运行起来非常不经济；同时由于电机无法采用软起软停，在机械上产生剧烈冲击，加速机械的磨损；还有皮带、液力耦合器的磨损和维护等问题都会给企业带来很大数额的费用问题。这对于现在创建节能型社会是不相符合的，对煤矿企业的皮带输送机进行变频改造对节约社会能源、增加煤矿企业的经济效益都具有非常现实的经济意义和社会意义。随着高压变频技术的不断进步和完善，其应用范围越来越广泛。本文主要结合北京合康变频器的HIVERT系列通用高压变频器在山西吕梁市临县三交镇泰业煤矿皮带机上的实际应用情况，对高压变频器在皮带传动场合的应用特点和注意事项进行简要介绍。

一、 应用现场的基本情况
　　山西吕梁市临县三交镇泰业煤矿隶属于山西楼俊矿业集团有限公司，如图(1)所示；泰业煤矿矿井结构图，图(2)所示；强力皮带机数据，如表(1)，两台拖动电机数据一致，表(2)所示。                       

皮带宽度	倾斜角度	皮带速度	输送长度	输送能力
1000mm	25°	2.5m/s	665m	600T/H

功率	额定电压	额定电流	功率因数	额定转速
450kW	10000V	32.2A	0.86	1485r/min

4. 运输强力皮带，如图(6) 1. “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直接并联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上及加工上的差异，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”方案有以下三个弊端；一是变频器不能有效的分配两台电机的功率；二是需要用户经常清理拖动滚筒的煤渣及杂物；三是变频器不能有效的保护每一台电机。
2. “双机联动”方案
　　此方案采用两台变频器分别拖动两台电机，将各个电机定子绕组直接分别接在两台变频器输出测。
　　双机联动同步运行变频系统是由完全独立的两台变频器通过主、从机的同步通讯方式保证双电机的转速、以及功率平衡的。两台电机中任意一台都可作为主机，另一台为从机。
　　双机拖动方案中，变频器对电机的转矩都能独立控制，主从变频器通讯采用光纤通讯，抗干扰能力强，通讯速率快，用户可不必清理拖动滚筒的煤渣及杂物，变频器主从之间可以自动来调整变频器输出转速及功率一致。

四、 HIVERT系列通用高压变频器现场应用情况
1. 变频器的选择
　　综合现场工艺要求，由于现场强力皮带机无负力，故采用双台合康HIVERT系列通用高压变频器。变频器输出数据，如表(3)

变频器功率	额定电压	额定电流	输出频率
630kW	10000V	48A	0～50Hz

　　双机联动（主从控制）同步运行变频系统是由完全独立的两台或者多台变频器通过主、从机的同步通讯方式保证双电机的转速、以及功率平衡的。两台电机中任意一台都可作为主机，另一台为从机，主从机之间的同步控制是由我公司自行研发生产的“内嵌式同步控制器”实现的。同步控制的传输介质为光纤通讯；此种双机通讯方式无需增加额外的繁杂的同步设备，且已经在变频器内置完成，只需要简单的安装操作及设置就可实现双（多）机同步运行。
　　主、从电机在运行过程中，系统会出现由工况引起的功率不对称分配，某台电机出力严重超过电动机的额定功率，而另一台电机则会过度轻载运行。主、从电机非同步运行很容易造成运行设备的损坏。且长期运行后，超载运行的电机也会出现过热、过载保护、过流现象或停机等事故发生。为避免功率分配的不对称出现，HIVERT高压变频器通过内置的高速同步通讯，可将非同步状态下输出功率较大电机的超载功率部分及时平衡到轻载电机上，实时保持前后主、从电机功率均衡对称分配，动态自动调整，由此实现主、从变频器的同步运转，达到双电动机同步运行的目的。
3. 现场变频器系统框图，如图(7)所示 4. 现场功率平衡的解决方案
　　变频器多机运行过程中，电机的功率平衡成为运行中的控制重点。
　　HIVERT系列通用高压变频器采用光纤通讯，通讯速率达500kbps，足以应付现场的通讯需求，并加入CRC校验，保证数据传输的准确性。
　　HIVERT系列通用高压变频器，当主机接收到正常启动信号后，主机启动变频器，同时将运行信号，运行频率及转矩电流发送给从机，从机按照主机发送过来的数据正常启动、运行、输出转矩的控制，从机本身具备转矩电流的调节，同时将自身的转矩电流与主机发送过来的转矩电流做比较，从机会自动调整自身的运行频率，从而达到两台变频器的功率平衡。主机的运行界面如图(8)所示；从机的运行界面如图(9)所示。
五、 总结
　　经过变频技术改造后皮带机运行良好，彻底实现了强力皮带输送机的软起、软停运行方式以及转速和功率平衡双闭环的调节，大大提高了系统的功率因数和系统效率。改造后系统可以根据负载变化情况自动调整输出频率和输出力矩，改变了以前电机工频恒速运行的模式，在很大程度上节约了电力能源。经过改造后的运行，事实证明HIVERT系列通用高压变频器有着无法比拟的优越的产品性能和无法超越的技术领先优势，在煤炭行业的节能改造中应用能够创造巨大的经济效益和良好的社会效益，对于创建节能环保型的社会发挥着重要的作用。