变频控制在水泥厂带式输送机改造中的应用

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1、文章编号：1009—9441(2013)03—0037—02变频控制在水泥厂带式输送机改造中的应用口口李轩青(山西职业技术学院，山西太原030006)摘要：传统的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。而采用变频控制起动具有起动电流小、重载启动、力矩平衡、设备维护少等优点。对于多台变频器驱动电机控制皮带的方式，采用无速度传感器矢量控制技术，其内部的“主一从”控制功能可实现力矩及速度的平衡。关键词：带式输送机；变频器；矢量控制；力矩平衡中图分类号：TD63文献标识码：B驱动，在皮带不同位置的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

2、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，变频器在生产企业中得到了广泛应用，许多水泥企业采用变频器控制取代传统的控制方式，其经济效益与社会效益很明显。引言2系统介绍“十二五”期间，国家进一步加大了节能降耗的力度，各类行业都在响应国家号召“节能减排”，水泥厂作为传统的耗能大户也采取了各种节能措施，其中变频器在生产过程中的应用是推广力度较大的措施之一。变频调速作为先进的节能调速设备，因其节能效果明显、性价比高，逐步成为水泥行业节能的主流。1带式输送机变频控制输送带是带式输送机的主要组成部分，由于皮带是有弹性的，它在静止或者运行时会贮存大

3、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，若张力过大可能会造成皮带断裂。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的启动方式，存在着以下问题：(1)直接起动时，起动电流为电机额定电流的4～7倍，电机瞬时启动造成的机械应力大，短时发热严重，严重影响电机的使用寿命；启动过程还会拉低电网电压，甚至造成其他电气设备不能正常运行。因此，对于功率较大的电机必须采用软起动装置。(2)采用液力偶合器时，皮带启动时间较短，造成皮带的张力较大，容易发生皮带撕裂。(3)一般皮带传送距离

4、较长，通常采用多电机山西省某水泥厂的皮带运输系统为：石灰石经颚式破碎机破碎后，运输至预均化堆料库，运输皮带全长4。2km，输送能力为100t／h，带速为1．25m／s，系统驱动装置采用同轴两台132kW电机滚筒驱动加1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，设备维护工作量大，自动化程度落后，决定采用变频技术进行改造。现场电动机布置驱动方式见图1。癌惮岢崮⋯。，i；酱：唾丽莉蝴u功机：；弓雀≤三岂7毽辱；雾萝一图1现场电动机布置驱动方式3变频系统技术方案3．1采用变频技术改造需解决的问题该厂采用变频改造需要考虑的问题是：必须确保3台电机的转矩

5、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需解决的最主要建材技术与应用3／2013·37·的问题，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。在皮带工作过程中，可能会因各种原因致使皮带突然停车，这时皮带上就会有很重的负载，如果这时启动皮带，就会使电机的出力超出正常出力，因此必须做到低速、缓慢地启动，降低加速度，以便不使皮带打滑或撕裂。3．2解决措施(1)针对长距离胶带输送

6、机刚性与柔性相结合的特点，通过对不同方案进行论证，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、高响应速度的目的。矢量控制现在已非常成熟，在实际使用中，可分为“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应用。在该项目中，由于是大力矩重载启动，需要很好的控制技术来实现。而其他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。而皮带的工作环境相对较差，增加速度码盘就增加了一个故障点，致使系统的可靠性下

7、降。无速度传感器矢量控制技术恰好适合于该应用场合，既可以解决重载启动问题，又可使系统更简化，减少故障点，提高可靠性，使整个系统因为故障停运的时间大大减少。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的情况，通常采用“主一从”控制方式来实现力矩及速度平衡。其中1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(见图2)，PLC与各主从驱动间采用PROFIBUS—DP实现通讯。3．3控制方式(1)就地控制。在就地控制方式下，通过操作台上的起动按钮