变频控制带式输送机在水泥厂改造应用

1、磨 超细磨 超细磨 变频控制带式输送机在水泥厂改造应用摘要：传统带式输送机采用液力偶合器起动，起动电流大，设备故障率高，变频控制起动，具有起动电流小，重载启动，力矩平衡、减小设备维护等优点。控制方式采用“无速度传感器”矢量控制技术，内部“主-从”功能实现力矩及速度平衡。关键词：变频器、矢量控制、力矩平衡 “十二五”期间，国家进一步加大节能降耗力度，各类行业企业都在响应国家号召“节能减排”，水泥厂作为传统耗能大户，采取了各种节能措施，当前推广力度较大的是变频器在生产过程中的应用，变频调速作为先进的节能调速设备，效果明显，性价比高，逐步成为水泥行业节能主流。一、带式输送机变频控制概述输送带是带式输

2、送机的主要组成部分，我们都知道，皮带是有弹性的，它在静止或者运行时，会贮存大量的能量。在输送机滚筒旋转起动过程中，拖动皮带会产生张力波，沿着皮带把能量释放出去。张力过大皮带可能断裂。所以带式输送机起动时需要加设软起动装置。目前，液力偶合器是应用较多的软起动装置之一。液力偶合器作为传统皮带启动方式，存在如下问题：首先，直接起动时，起动电流为电机额定电流4-7倍，电机瞬时启动造成机械应力大，短时发热严重，严重影响电机使用寿命；启动过程还会拉低电网电压，甚至造成其余电气设备不能正常运行，对于功率较大电机机必须采用软起动装置。其次，采用液力偶合器，皮带启动时间较短，形成皮带张力较大，容易发生皮带撕裂。

3、第三，一般皮带传送距离都较长，通常采用多电机驱动，在皮带不同位置多台电机采用液力偶合器同时启动，会造成电机驱动时的功率不平衡。 伴随着电力电子技术的发展，变频技术的发展突飞猛进，变频器产品也发生了深刻变化。目前，变频器在企业中得到了广泛应用。近年来，许多水泥企业采用变频器控制取代传统的控制方式，社会效益与经济效益明显。二、系统介绍山西省某水泥厂皮带运输系统： 石灰石经鄂式破碎机破碎后运输至预均化堆料库，运输皮带全长4.2km，输送能力：100t/h，带速：1.25m/s，系统驱动装置采用同轴二台132KW电机滚筒驱动加一台132KW电机控制，采用机尾重载张紧，原系统通过液力偶合器驱动控制，设备

4、维护工作量大，自动化程度落后。图01 现场电动机布置驱动方式三、变频系统技术方案1、问题采用变频改造有如下问题需要考虑“必须确保3台电机的转矩平衡，并且速度同步。同时能够满足重载起动。（1）解决多台电机力矩及速度平衡问题每一组电机内部力矩平衡是多电机驱动要解决的最主要问题，负载变化，电机参数及皮带松紧等因素，都会对电机的速度和出力产生扰动性影响，为了使系统稳定地工作，几台电机必须保持一致的速度，同时尽可能保持均匀的出力。（2）皮带重载启动问题在皮带工作中，可能会因各种原因，使皮带突然停车，这时皮带上就会有很重负载，如果这时启动皮带，就会使电机的出力超出正常出力，必须做到低速、缓慢启动，减少加速

5、度以便不使皮带打滑或撕裂。2、解决措施（1）针对长距离胶带输送机刚性和柔性相结合的特点，通过不同方案论证，采用矢量控制的变频器是最合适的。矢量控制是通过电磁矢量对电机进行控制，以达到高调速精度，高力矩，高响应速度的。矢量控制发展现在已非常成熟,在实际使用中，可分“带速度传感器矢量控制”和“无速度传感器矢量控制”。尤其是“无速度传感器”矢量控制技术，在很多工业控制场合均得到了广泛应用。在本项目中，因为大力矩重载启动，需要很好的控制技术来实现。而其它的控制技术必须通过有速度传感器的速度闭环来控制，否则就会出现低速脉动转矩，使皮带出现振颤现象,会降低启动力矩。而皮带工作环境相对较差 ，增加速度码盘就

6、增加了一个故障点，使系统可靠性下降。“无速度传感器矢量控制技术”正好适合于该应用场合，可解决重载启动问题，又可使系统更简化，减少故障点，提高可靠性，使整个系统故障停运时间大大减少。所以矢量控制技术是皮带传动的最佳技术方案。（2）力矩平衡控制方式：多台变频器驱动电机控制皮带情况，通常采用“主-从”控制方式实现力矩及速度平衡。一台变频器作为主传动，采用闭环速度控制模式，其余变频器接收主变频器的力矩信号，采用闭环力矩控制方式，PLC和各主从驱动间采用PROFIBUS-DP实现通讯。图02 三台变频器分别控制3台电动机驱动3、控制方式（1）就地控制在就地工作方式下，通过操作台上起动按钮控制，可控制现场

7、皮带起、停及三台电机的力矩和功率平衡。可实现多条皮带机的连锁起停控制功能，沿线皮带保护均可投入。（2） 自动方式在自动工作方式下，整个系统控制权交给了前级或地面总控室，由前级或地面总控室发出指令完成皮带系统的起停控制，实现逆流起车，顺流停车，系统自动完成对皮带机控制和力矩及功率平衡，整个系统保护均投入工作。（3） 检修方式检修方式下，皮带机进入低速验带的工作方式下，速度低于0.2M/S,以便于检修人员认真检查，同时，各种保护可选择性地投入运行。（4）手动方式当系统发生故障时，皮带可单台进行手动控制，沿线保护不参与工作，只保留停车保护。图03 皮带监控画面三、结论变频器在水泥厂带式输送机控制系统

8、中的应用，既解决了原有系统存在的问题，同时在节能等方面体现了极大的优势。第一、实现了带式输送机系统的软起动，降低了设备的投资与维护量。变频器的起动时间可以根据现场工况调整，皮带机起动时间通常在60S200S内设定，延长皮带机的起动时间后，电机慢速起动。皮带随着运行速度的提高，皮带逐步张紧，避免撕裂皮带，降低了对皮带的要求，节约设备投资；另外，在正常维护下，变频器工作寿命很长，这也大大降低了设备的维护量。第二、实现了多个电机拖动皮带时的速度与功率的匹配。在控制中，变频器采用主从控制模式，实现各个电机的功率平衡。负载较轻时，两个电机电流相差4A，额定负荷时相差大约2A。第三、显著节能。节能效果可以

9、从系统的功率因数和效率两个方面得到体现。（1）系统的功率因数提高通常情况下电机选型时，是按照工作在满载情况确定，裕量较大，而电机往往达不到满载负荷工作；根据电机设计运行特点，工作在额定负载时效率最高，而负载轻时，电能损失大，功率因数低。我们知道当轻载时，定子电流的励磁的无功分量形成旋转磁场，而拖动负载的有功分量很小，导致功率因数较低。变频器驱动电机的功率因数可达0.9以上，降低了无功功率。（2）系统的效率提高采用变频器驱动之后，电机与减速器之间是通过齿轮硬联接，中间减少了利用液力偶合的缓冲环节。而液力偶合器高速液体进入涡轮后产生的推动力传递能量，液体的传动效率低，利用变频器驱动控制的减速器的传递效率与液力偶合器驱动相比，效率提高10%15%以上。水泥生产企业由于