圖2  皮帶機示意圖

煤礦井下皮帶機目前對拖動技術的要求越來越高，基本要求是：

(1)控製簡單

，啟動特性好
，調速性能好
，啟動轉距大；

(2)節能；

(3)工作可靠，維護量小；

(4)價格適中。

采用無速度傳感器矢量控製（SVC）的防爆變頻器能夠滿足用戶要求，將是井下皮帶機拖動的發展方向。

1、技術比較

（1）直接起動，轉矩大，但力的傳導不均
，尾部反應慢，在皮帶底部有堆積現象。

（2）偶合器起動，皮帶機慢慢起動
，當達到一定轉矩時皮帶開始運轉，而且起動過程中出現打滑現象，造成安全隱患。

（3）采用防爆軟起動，皮帶機空載時起動平穩，轉矩降低，減少衝擊
，延長電機、膠帶機、機械係統的使用壽命，但重載時需突跳，對膠帶機衝擊較大。

（4）caiyongfangbaobianpinqishi，tiaosufanweiguang，qidongzhuanjuda
，keyizaizhongzaixiahuanmanqidong，qidonganquankekao，duiyuduodianjituodongtongbuxingnenghao
，zaipipeimeiliuchuanganqihou，kezidongyijumeiliudaxiaozidongtiaosu，yibankejieyuedianneng，bingqiedianjigonglvyinshuyoumingxiantigao。

2
、綜合成本的比較

（1）電動機+減速器直接起動初期投入費用不高
，但維護費用大。

（2）電動機+液力偶合器+減速器，初期投入不太高，維護費用較大。另外因設備處於回風巷內道，液力偶合器維護不好常常漏油，有很大的安全隱患。

（3）軟起動電動機+減速器
，初期投入費用居中
，維護費用相比前兩種要少

，能滿足使用要求。

（4）變頻器+電動機+減速器
，初期投入費用較高，維護費用最低，可調整運行速度

，僅從帶電一項上就可逐步收回成本。

綜上所述，應用變頻器是最好的一種方式。

3、變頻器在皮帶機拖動上的應用特點

（1）優越的軟起動、軟停止特性。防爆變頻器的起動、停止時間是任意可調（0-10min）的，也就是說起動時的加速度和停車時的減速度任意可調，同時為了平穩起動
，還可匹配其具備的S型加減速時間
，這樣可將皮帶機起停時產生的衝擊減少至最小，這是其它驅動設備難以達到的。

（2）驗yan帶dai功gong能neng。煤mei礦kuang的de生sheng產chan運yun輸shu係xi統tong多duo以yi皮pi帶dai機ji為wei主zhu，運yun輸shu係xi統tong檢jian修xiu維wei護hu的de主zhu要yao工gong作zuo是shi皮pi帶dai機ji的de檢jian修xiu維wei護hu，低di速su驗yan帶dai功gong能neng是shi皮pi帶dai機ji檢jian修xiu的de主zhu要yao要yao求qiu，變bian頻pin調tiao整zheng係xi統tong為wei無wu極ji調tiao速su的de交jiao流liu傳chuan動dong係xi統tong，在zai空kong載zai驗yan帶dai狀zhuang態tai下xia，變bian頻pin器qi可ke調tiao整zheng電dian機ji工gong作zuo在zai5%-100%額定帶速範圍內的任意帶速。

   （3）平穩的重載起動。皮帶機在運煤過程中任意一刻都可能立即停車再重新起動，必須考慮“重載起動”能力。由於變頻器采用無速度傳感器矢量控製方式，低頻運轉最大可輸出1.5倍額定轉矩，因此最適於“重載起動”。

（4） 功(gong)率(lv)平(ping)衡(heng)。煤(mei)礦(kuang)井(jing)下(xia)皮(pi)帶(dai)機(ji)係(xi)統(tong)多(duo)為(wei)雙(shuang)滾(gun)筒(tong)驅(qu)動(dong)或(huo)多(duo)滾(gun)筒(tong)驅(qu)動(dong)，為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)係(xi)統(tong)內(nei)的(de)同(tong)步(bu)性(xing)能(neng)，首(shou)先(xian)，要(yao)求(qiu)位(wei)於(yu)機(ji)頭(tou)的(de)各(ge)滾(gun)筒(tong)應(ying)同(tong)步(bu)啟(qi)停(ting)，在(zai)某(mou)一(yi)電(dian)機(ji)故(gu)障(zhang)時(shi)能(neng)使(shi)係(xi)統(tong)停(ting)機(ji)，同(tong)時(shi)為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)輸(shu)能(neng)力(li)，應(ying)盡(jin)量(liang)保(bao)證(zheng)各(ge)滾(gun)筒(tong)之(zhi)間(jian)的(de)功(gong)率(lv)平(ping)衡(heng)。通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)相(xiang)應(ying)兩(liang)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)速(su)度(du)給(gei)定(ding)來(lai)調(tiao)整(zheng)兩(liang)電(dian)機(ji)之(zhi)間(jian)的(de)速(su)度(du)差(cha)，便(bian)可(ke)以(yi)任(ren)意(yi)增(zeng)大(da)或(huo)減(jian)小(xiao)兩(liang)驅(qu)動(dong)電(dian)機(ji)的(de)電(dian)流(liu)差(cha)值(zhi)的(de)大(da)小(xiao)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)單(dan)獨(du)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)控(kong)製(zhi)各(ge)電(dian)機(ji)的(de)電(dian)流(liu)值(zhi)，通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)各(ge)電(dian)機(ji)的(de)速(su)度(du)來(lai)使(shi)各(ge)電(dian)機(ji)電(dian)流(liu)值(zhi)逐(zhu)步(bu)趨(qu)於(yu)平(ping)衡(heng)。英(ying)威(wei)騰(teng)CH係列特有下垂功能，可動態調整係統的功率平衡。

（5）自動調速、節(jie)電(dian)效(xiao)果(guo)明(ming)顯(xian)。對(dui)應(ying)於(yu)煤(mei)礦(kuang)的(de)特(te)殊(shu)生(sheng)產(chan)條(tiao)件(jian)，有(you)時(shi)，煤(mei)的(de)產(chan)量(liang)是(shi)極(ji)不(bu)均(jun)勻(yun)的(de)，當(dang)然(ran)皮(pi)帶(dai)機(ji)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)煤(mei)量(liang)也(ye)是(shi)不(bu)均(jun)勻(yun)的(de)，在(zai)負(fu)載(zai)輕(qing)或(huo)無(wu)負(fu)載(zai)時(shi)
，皮(pi)帶(dai)機(ji)係(xi)統(tong)的(de)高(gao)速(su)運(yun)行(xing)對(dui)機(ji)械(xie)傳(chuan)動(dong)係(xi)統(tong)的(de)磨(mo)損(sun)浪(lang)費(fei)較(jiao)為(wei)嚴(yan)重(zhong)，同(tong)時(shi)電(dian)能(neng)消(xiao)耗(hao)也(ye)較(jiao)低(di)速(su)運(yun)行(xing)大(da)的(de)多(duo)
，但(dan)因(yin)生(sheng)產(chan)的(de)需(xu)要(yao)皮(pi)帶(dai)機(ji)係(xi)統(tong)又(you)不(bu)能(neng)隨(sui)時(shi)停(ting)車(che)，采(cai)用(yong)單(dan)獨(du)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)對(dui)前(qian)級(ji)運(yun)輸(shu)係(xi)統(tong)的(de)載(zai)荷(he)
、本機運輸係統的載荷進行分別測量，這樣可控製變頻器降速或提前升速。對於載荷不均的皮帶機係統，可大大節約電能。

（6）降低膠帶張力。由於采用防爆變頻器所產生的良好起動特性，至少可降低起動張力30%

，ruzaichuqishejixuanzejiaodaiqiangdushikejiangdiyigebiaohao。zaishijiyingyongguochengzhong
，youyujiangdileqidongchongji

，pidaijijixiexitongdeshebeisunhaoyesuizhijiangdi，youqituogunjiguntongdeshoumingchengjibeideyanchang。

（7）現(xian)場(chang)應(ying)用(yong)證(zheng)明(ming)
，采(cai)用(yong)防(fang)爆(bao)變(bian)頻(pin)器(qi)將(jiang)大(da)大(da)提(ti)高(gao)皮(pi)帶(dai)機(ji)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)
，降(jiang)低(di)機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)損(sun)耗(hao)，減(jian)少(shao)運(yun)輸(shu)係(xi)統(tong)的(de)維(wei)護(hu)量(liang)，且(qie)節(jie)能(neng)明(ming)顯(xian)。隔(ge)爆(bao)變(bian)頻(pin)器(qi)以(yi)其(qi)特(te)有(you)的(de)軟(ruan)啟(qi)動(dong)特(te)性(xing)，較(jiao)高(gao)的(de)性(xing)價(jia)比(bi)，將(jiang)成(cheng)為(wei)井(jing)下(xia)皮(pi)帶(dai)機(ji)拖(tuo)動(dong)的(de)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)。

4、皮帶機同步功率平衡的應用方案

針對煤礦防爆裝置對兩台變頻器的同步性要求精度高
，設計方案如下：

方案一：簡易控製

圖3  模擬信號速度同步控製示意圖

如圖3，tongguomoniliangxinhaogeidingtongbusudu，wentaishishiyongsuduxiachuikongzhi
，bingqieliangtaibianpinqigongzhiliumuxian
，dadaonengliangdejunheng

，shixitonggengjieneng。tebiexuyaoshuoming，xiachuikongzhigongnengzhuanyongyuduotaidianjiqudongtongyifuzaidegongkuang。duotaidianjiqudongtongyifuzaishi，bukebimiandehuichuxiansudubutongbuwenti，sudukuaidedianjijiangchengshoujiaozhongfuzai。zhezhongqingkuangxia，bianpinqishezhixiachuigongnenghou，kegenjufuzaibianhuazidongtiaozhengyunxingpinlv，shigaozhuansudianjisuduxiachuibianhua，congershifuzaijunhengfenpei。

方案二：通過高速脈衝輸入輸出實現給定速度的同步控製，框圖如下：

圖4  高速脈衝速度同步

(1)、使用速度控製，主要的控製方法如下：

兩台變頻器都采用閉環矢量控製方式。采用閉環矢量的目的是閉環矢量速度控製精度高
，速度控製精度達到1/1000

，且低頻力矩輸出達到180%額定輸出，動態響應快，可隨負載變化動態調整速度輸出。

主變頻器的速度反饋通過高速脈衝輸出口（HDO）輸出


，作為從變頻器的速度給定。HDO的輸出頻率範圍：0~50KHz，精度可達到0.1Hz。

從變頻器采用高速脈衝輸入口（HDI）采集主變頻器的HDO信號，作為頻率給定。HDI的輸入頻率範圍：0~50KHz，精度可達到0.1Hz。

(2)、使用轉矩控製
，主要的控製方法如下：

主變頻器的轉矩通過高速脈衝輸出口（HDO）輸出，作為從變頻器的轉矩給定

方案三：通過通訊方式實現給定速度的同步控製，框圖如下：

該方案與方案二基本相同
，隻是從變頻器的給定采用485通訊方式給定
，485通訊的最大波特率為38400BIT/S，可用於遠程控製。

5

、使用案例

 圖6  315KW/1140V防爆變頻器                      圖7  630KW/1140V風冷變頻器

二、在礦用通風機上的應用

    由you於yu礦kuang用yong通tong風feng機ji一yi般ban為wei扇shan風feng機ji，即ji向xiang外wai抽chou風feng，一yi般ban采cai用yong的de是shi離li心xin式shi風feng機ji，拖tuo動dong慣guan量liang比bi較jiao大da。因yin此ci在zai改gai造zao中zhong，在zai調tiao整zheng變bian頻pin器qi的de參can數shu時shi應ying十shi分fen注zhu意yi。由you於yu慣guan量liang比bi較jiao大da，在zai停ting機ji的de過guo程cheng中zhong
，電dian動dong機ji勢shi必bi要yao進jin入ru發fa電dian狀zhuang態tai，若ruo此ci時shi變bian頻pin器qi停ting機ji時shi間jian短duan，發fa電dian的de能neng量liang即ji會hui進jin入ru變bian頻pin器qi形xing成cheng倒dao灌guan，造zao成cheng變bian頻pin器qi主zhu電dian路lu電dian壓ya升sheng高gao。若ruo用yong戶hu對dui停ting機ji時shi間jian無wu特te殊shu要yao求qiu，可ke將jiang變bian頻pin器qi的de下xia降jiang時shi間jian盡jin量liang延yan長chang，或huo使shi電dian機ji自zi由you停ting車che。對dui於yu升sheng速su時shi間jian，由you於yu負fu載zai慣guan性xing比bi較jiao大da，變bian頻pin器qi頻pin率lv變bian化hua快kuai，變bian頻pin器qi即ji會hui出chu現xian過guo流liu保bao護hu

，而er不bu能neng正zheng常chang工gong作zuo。因yin此ci其qi升sheng速su時shi間jian也ye不bu能neng太tai短duan，一yi般ban以yi變bian頻pin器qi正zheng常chang工gong作zuo為wei宜yi。 總(zong)之(zhi)
，礦(kuang)用(yong)通(tong)風(feng)機(ji)采(cai)用(yong)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)
，不(bu)但(dan)實(shi)現(xian)了(le)軟(ruan)起(qi)停(ting)，節(jie)約(yue)了(le)電(dian)能(neng)，而(er)且(qie)可(ke)根(gen)據(ju)巷(xiang)道(dao)的(de)風(feng)量(liang)需(xu)求(qiu)方(fang)便(bian)的(de)進(jin)行(xing)調(tiao)速(su)，應(ying)用(yong)效(xiao)果(guo)是(shi)十(shi)分(fen)理(li)想(xiang)的(de)。我(wo)國(guo)的(de)煤(mei)礦(kuang)企(qi)業(ye)相(xiang)當(dang)多(duo)，變(bian)頻(pin)器(qi)在(zai)這(zhe)一(yi)方(fang)麵(mian)的(de)應(ying)用(yong)應(ying)當(dang)是(shi)十(shi)分(fen)廣(guang)泛(fan)的(de)。

三


、在潛油電泵上的應用

（一）概述

變頻調速器的出現為交流調速方式帶來了一場革命。隨著近十幾年變頻技術的不斷完善、發展。變頻調速性能日趨完美，已被不同學科、不同行業的工程技術人員廣泛應用於不同領域的交流調速。為企業帶來了可觀的經濟效益
，推動了工業生產的自動化進程。

變頻調速用於交流異步電機調速，其性能遠遠超過以往任何交、直流調速方式。而且結構簡單，調速範圍寬
、調速精度高、安裝調試使用方便、保護功能完善
、運行穩定可靠、節能效果顯著，已經成為交流電機調速的最新潮流。

（二）通用雙回路方案

由於潛油電泵是在戶外（海上）使用
，其工作環境及其配電設備的工作環境都比較惡劣；而采油作業對采油設備的可靠性又要求很高
，故在實際使用變頻係統時應增設工頻備用係統（既變頻—工頻雙回路係統）huozaiyuangongpinxitongdejichushangjiazhuangbianpinxitong，zheyanggongpinxitongyubianpinxitongkehuweibeiyong，jibianshizaibianpinxitongguzhanghuojianxiudezhuangtaixiaduicaiyouzuoyedeyingxiangyebuda，congertigaolecaiyoushebei（係統）的安全可靠性。

圖8  共用直流母線雙回路係統示意圖

一、 設備選型：
   1
、除指定配件外
，全選用進口器件
   2、每台油井用一台變頻器
，配上工頻回路
，做成一體化變頻櫃。
   3
、變頻器規格：輸入電壓為：3AC 1140V+15%，輸出功率55KW。

二、 供電方式：

采用變壓器-整流器的供電方式雙回路接線：

為確保係統的安全可靠，在變頻器
、整流器發生故障或進行檢修時確保其它油井的正常運行生產，本控製係統采用變頻-工頻雙回路接線方式

，在保留原工頻係統的基礎上加裝變頻係統

，具體作法如圖8所示。
說明：
1

、 變壓器的容量為所有潛油電泵電機容量之和的1.3倍。
2、 交流電壓為：1140VAC
3、 逆變器的容量與磕頭機電機容量相同或稍大。
4、 確保工頻與變頻的相序一致。

三、抽汲參數優化控製及節電增效原理

由於不同地域，不同油井及井深、油液麵、油粘度的不同，要求潛油電泵有不同的合理抽汲參數。通常，當潛油電泵的參數一定後，采用改頻率（電機轉速或傳動比）的方法來調節

，這樣不但能省電，達到最佳的經濟效益

，而且電機能零電流起動
，對電機的保護全麵。
由於潛油電泵屬變負載類負載，即電機在起動時需較大轉矩，而停止時則負荷很重。電機則處於電（磁）能泄放狀態，軟停止對防止油下衝有明顯的作用
，油泵不會被打壞。

四、投資與節能

bianpinxitongdechucitouzirongyigeitouzizheyizhongtouzigaofengxiandadeganjiao

，zhezhuyaoshiduibianpinjienengxiaoguobuhenlejiehuojiangbianpinxitongdechucitouziyuchuantongdeyixietiaosufangshi，ru：液力藕合、滑叉電機
、變級調速等調速裝置的初次投資在未充分考慮節能效果及變頻器功能的情況下進行比較
，以及對變頻器的質量
、穩定性
、售後服務等還不太了解的感覺；變頻節能係統（裝置）在各類調速係統中使用時，其節能效果對於單台設備可做到15-75%，在未受到其他因素的影響的情況下一般可取上限；節能效果平均值是由實際應用中得到，權威性數據可由市場上公開出售的資料（書）查到；通過這些數據再進行一些簡單的投資回收率的計算可知；變頻節能係統（裝置）的投資回收期一般為4-20個月（這是經驗值也是權威數據）。

深圳市英威騰電氣有限公司按油田采油廠采油方式的不同需求，同時生產660V至1140V電壓等級的中壓變頻器。特別適合井深超過1300M以上的深井電潛泵使用。
    該產品安裝、使用方便
，保護功能完善，尤其是欠電流保護（既輕載自動關機）和過電流保護（因泥砂
、石塊阻塞油泵或其它機械故障過載自動關機）功能。避免和減少因空轉和卡泵造成電機損壞，停產檢修的極大損失，受到用戶歡迎。
    由於中壓變頻器具有輸出頻率任意可調的特性，用戶可以及時、方便的根據油井產油量及油液麵變化，調節電潛泵電機轉速，有利於油井穩產，節電率可達30-60%，綜合經濟效益高。

變頻節能係統及生產過程自動化係統在各行業機電設備和生產線上的應用是社會生產發展的必然趨勢，它有著早使用、早改造、早受益
、快發展的特點，它將不斷的被推廣應用，並將為企事業的發展錦上添花
，為全社會的發展添磚加瓦。

五
、綜合效益

caiyoujingqianyoudianbengshiyizhongdaguanliangbianhuafuzai，suocaiyongdetuodongshebeishisanxiangyibudianji，pubiancunzaixiaolvdi，bubiantiaosu，shangxiachongchengbuketiao，gonglvyinshudidengbiduan。zhenduiyishangwenti，wogongsikaifayanzhileINVT係列產品及共用直流母線技術，采用了先進的控製方式控製潛油電泵運行，達到節能
、增效、增產實現自動化的效果，同時達到了電網優化的目的，在國內各油田得到廣泛的應用。

六
、節能增效基本原理

本控製裝置基於變頻調速原理開發而成。在潛油電泵大慣量變載工作狀態下，本控製裝置有以下幾個特點可以達到節能效果。
   ● 調速節能
   潛油電泵屬次泵類負載


，其耗電功率P∝N3，如果調整轉速N滿足最佳衝次及上下衝程速度
，省電效果驚人。
   ● 動態調功功能
   在潛油電泵變載的工作狀態下
，控製裝置以7000次/秒的速度自適應電機的載荷
，自動改變加在電機上的端電壓，保證電機在最小電流

、最低電壓即最小功率狀態下運行，達到了節能效果，即調不調速都節能。
   ● 動態功率因數補償功能
   控製裝置具有功率因數補償功能，可取代原有的控製櫃啟動器、補償器，使係統趨向一體化，保證電機功率因數COS∮＞0.95以上，從而減小了設備損耗，減小了線損，改造了電網，增加了裝機容量
，達到了節能的目的。
   ● 軟啟動功能
   由於電機全壓啟動時
，啟動電流等於3～7倍(bei)的(de)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)，因(yin)此(ci)通(tong)常(chang)在(zai)帶(dai)載(zai)電(dian)機(ji)啟(qi)動(dong)時(shi)，會(hui)對(dui)電(dian)機(ji)和(he)供(gong)電(dian)電(dian)網(wang)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)的(de)衝(chong)擊(ji)
，導(dao)致(zhi)對(dui)電(dian)網(wang)容(rong)量(liang)要(yao)求(qiu)過(guo)高(gao)，而(er)且(qie)啟(qi)動(dong)時(shi)對(dui)設(she)備(bei)產(chan)生(sheng)的(de)大(da)電(dian)流(liu)和(he)震(zhen)動(dong)對(dui)設(she)備(bei)極(ji)為(wei)不(bu)利(li)；采(cai)用(yong)本(ben)控(kong)製(zhi)裝(zhuang)置(zhi)的(de)軟(ruan)啟(qi)動(dong)功(gong)能(neng)將(jiang)會(hui)使(shi)啟(qi)動(dong)電(dian)流(liu)遠(yuan)遠(yuan)低(di)於(yu)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)
，實(shi)現(xian)電(dian)機(ji)真(zhen)正(zheng)意(yi)義(yi)上(shang)的(de)軟(ruan)啟(qi)動(dong)，達(da)到(dao)了(le)節(jie)能(neng)的(de)目(mu)的(de)。不(bu)但(dan)減(jian)少(shao)了(le)對(dui)電(dian)網(wang)的(de)衝(chong)擊(ji)，且(qie)能(neng)延(yan)長(chang)設(she)備(bei)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)及(ji)維(wei)修(xiu)周(zhou)期(qi)，減(jian)少(shao)設(she)備(bei)維(wei)修(xiu)費(fei)用(yong)。
   ● 本控製裝置可任意分別設定潛油電泵的速度，以適應油井井下原油液麵的變化。使潛油電泵隨時工作在最佳運行狀態
，達到增產
、增效的目的。

█ 總結

隨著變頻調速技術的不斷發展，新材料、新工藝、xinjishudekaifayuyingyong
，zhongyabianpinqideyingyonghuiyuelaiyueguangfan。zuoweizhongyabianpinqidezhuliuyanfayuzhizaogongyingshang
，shenzhenshiyingweitengdianqiyouxiangongsijiangjixubingchengbuduanzhuiqiuyuchuangxin，lizuchuandonglingyu，weiguangdayonghutigongwuchaosuozhidechanpin。