淺析32T門機皮帶機的變頻驅(qū)動改造

孫秀良

摘 要：介紹了變頻器在32T門機皮帶驅(qū)動方式改造中的應(yīng)用，闡述了變頻器容量的計算方式和型式的選擇方法，并說明了皮帶機變頻控制調(diào)速系統(tǒng)的原理。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速系統(tǒng)；PLC；變頻器；繼電器

中圖分類號：TH222 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.090

我公司32T門機門架皮帶機原采用電動滾筒驅(qū)動，由4套門機皮帶和1套大料斗向1號流程上輸送礦石。為了避免礦石物料重疊造成皮帶超載，常需要頻繁停止、啟動門機皮帶機系統(tǒng)。該驅(qū)動方式存在滾筒故障率高、運行成本大、物料種類適應(yīng)能力差等問題。驅(qū)動方式的變頻改造能大大改善該泊位的作業(yè)條件，避免皮帶機直接啟動帶來的機械沖擊，從而延長設(shè)備的使用壽命。

在改造中，保留了以往傳統(tǒng)的接觸器—繼電器控制系統(tǒng)，在主回路上接入了變頻器電氣控制系統(tǒng)，形成了雙控制系統(tǒng)，提高了皮帶機的運行可靠性。變頻器采用外接電位器控制，速度可由0逐漸升至全速，調(diào)速方便，對皮帶和皮帶機架子等鋼結(jié)構(gòu)的沖擊負荷小，尤其是帶載啟動可靠性得到了提高，可避免出現(xiàn)沖擊負荷拉斷電動滾筒耳座的現(xiàn)象。

1 變頻器調(diào)速改造方案的選擇

鑒于皮帶機以往傳統(tǒng)的電氣驅(qū)動系統(tǒng)仍具有較高的運行穩(wěn)定性，同時，為了提高皮帶機驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性，在保留以往驅(qū)動系統(tǒng)的前提下，增加了一套變頻驅(qū)動系統(tǒng)，如圖1所示，Q1、H3K2、FR2和M2系統(tǒng)為傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)，Q2空氣開關(guān)以下的回路為變頻驅(qū)動系統(tǒng)。

2 變頻調(diào)速系統(tǒng)元器件的選擇

2.1 變頻調(diào)速系統(tǒng)中電機的選擇

考慮到皮帶機在滿載情況下所需的驅(qū)動力矩，以及在全速狀態(tài)下皮帶機需要達到1.6 m/s的速度，采用了佳木斯YZP225M-6異步電動機（30 kW，950 r/min）。

2.2 變頻器型號的選擇

鑒于皮帶機的工況，選擇了控制功能相對簡單、價格較低的POWTRAN PI-168G系列變頻器，其是具有鍵盤控制運行和低載預警等功能的泛用機型。

2.3 變頻器容量的選擇

變頻器容量的選擇公式如下：

PCN≥（K1KPM）/（ηcosφ）. （1）

式（1）中：PCN為所需變頻器容量；K1為容量補償系數(shù)，取1.1～1.2；K為電流波形的修正系數(shù)，PWM方式取1.05～1.10；η為電動機的效率，約為0.85；PM為負荷要求的電動機的輸出功率，kW；cosφ為電動機的功率因數(shù)，取0.75～0.85.

驅(qū)動電機的型號為YZP225M-6，功率為30 kW。根據(jù)式（1），變頻器的容量為43.2 kW，考慮到應(yīng)留有一定的余量，取變頻器的容量為55 kW。

3 變頻器的工作原理

變頻器的主要性能有以下10點：①其可設(shè)定頻率為0.5～400 Hz，調(diào)速空間較大，本設(shè)備的調(diào)頻空間為0～50 Hz，對應(yīng)的皮帶速度為0～1.6 m/s。②具備8種控制方式，即模擬量+鍵盤運行、多段速度+端子運行、模擬輸入+端子運行、鍵盤調(diào)速+端子運行、鍵盤調(diào)速+鍵盤運行、程序運行、擺頻運行和PID調(diào)節(jié)運行。本設(shè)備采用模擬輸入+端子運行的方式。③可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)寸動頻率和時間。④直流制動的起始頻率為0～60 Hz，制動電壓為0%～10%，制動時間為0～10 s，且可在實際應(yīng)用中根據(jù)電機的功率和負荷設(shè)置上述參數(shù)。⑤通過LED監(jiān)視器可查看變頻器運行過程中輸出的電流、電壓、輸出頻率、設(shè)定頻率、電機轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)狀態(tài)等，方便技術(shù)人員監(jiān)控設(shè)備。⑥一段加、減速時間可設(shè)為0.1～3 200 s。設(shè)定范圍大，應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)定。⑦變頻器內(nèi)部設(shè)有浪涌保護模塊，可阻擋來自外部的高電壓對IGBT造成傷害。⑧操作菜單故障顯示信息可提示設(shè)備中出現(xiàn)的問題，方便技術(shù)人員維護。比如，顯示“OC”為Vce檢測過流動作，或輸出電流超過額定電流的2倍；顯示“OL”為輸出電流值和時間達到設(shè)定的過載標準值；顯示“OH”為因散熱器過熱而導致溫度開關(guān)斷開；顯示“OU”為直流母線的電壓值>設(shè)定值的30%；顯示“OHO”為PTC外部溫度超過設(shè)定值；顯示“SEN”為傳感器開路。⑨當調(diào)速方式設(shè)定為鍵盤調(diào)速時，通訊控制參數(shù)RS-485控制變頻器的頻率設(shè)定，其波特率有1 200，2 400，4 800，9 600 bit/s四種選擇，本設(shè)備采用4 800 bit/s。⑩制動方法。變頻器內(nèi)部設(shè)定為直流制動波形。在變頻器減速至變頻器設(shè)定的停止時直流制動起始頻率時，變頻器停止輸出PWM波形，開始輸出直流制動波形。

變頻器的輸出頻率、停止制動頻率、直流制動頻率與制動時間的關(guān)系如圖4所示。

4 應(yīng)用情況和效果

改造后實現(xiàn)了控制皮帶速度的功能，司機可根據(jù)貨物流量，控制皮帶速度在0～1.6 m/s之間變換，大大降低了因貨物流量大而停止運行的概率；消除了電機直接啟動時大電流對電機造成的傷害，延長了電機的使用壽命；電機的平穩(wěn)啟動降低了電機啟動時對皮帶架鋼結(jié)構(gòu)造成的沖擊，避免了電動滾筒支架的撕裂；在皮帶控制中可推廣應(yīng)用變頻控制，進而在流程作業(yè)中

可自由調(diào)解貨物的流量，從而提高設(shè)備效率。

〔編輯：張思楠〕