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北京利德華福電氣技術有限公司 供稿
摘要：采用高壓變頻器拖動管狀帶式輸送機，是減少皮帶衝擊、提高皮帶壽命、安全運行的重要手段。本文通過對高壓變頻器在管狀帶式輸送機上的應用以及HARSVERT係列變頻調速係統結構的分析，介紹運用高壓變頻器拖動管狀帶式輸送機係統的相關技術。
關鍵詞：管狀帶式輸送機、高壓變頻器、矢量控製、轉矩協調、主從控製
一、 前言
管guan狀zhuang帶dai式shi輸shu送song機ji是shi一yi種zhong新xin型xing帶dai式shi輸shu送song機ji，在zai裝zhuang料liao區qu和he卸xie料liao區qu，膠jiao帶dai打da開kai呈cheng槽cao形xing，裝zhuang料liao或huo卸xie料liao後hou，膠jiao帶dai被bei托tuo輥gun卷juan成cheng圓yuan形xing，管guan狀zhuang形xing成cheng後hou，呈cheng六liu邊bian形xing布bu置zhi的de托tuo輥gun保bao持chi其qi管guan狀zhuang。該gai機ji可ke在zai沿yan空kong間jian曲qu線xian靈ling活huo布bu置zhi，在zai複fu雜za地di形xing條tiao件jian下xia長chang距ju離li輸shu送song物wu料liao，同tong時shi與yu普pu通tong帶dai式shi輸shu送song機ji相xiang比bi，具ju有you經jing濟ji、可靠、安全、高效等優點，廣泛用於電力、化工、建材、礦山、冶金、碼頭、煤炭、liangshidengxingyewuliaoshusongxitong。youyuguanzhuangdaishishusongjiyibanzaiyunjubijiaochang，dilihuanjingbijiaofuza，zhuanwanjiaoduodeqingkuangxiayunxing，caiyongbianpinqikongzhiqudongjishu、實現驅動設備軟啟動、軟停機及在線調速功能。考慮到150%的(de)過(guo)載(zai)能(neng)力(li)裕(yu)量(liang)，一(yi)般(ban)整(zheng)條(tiao)皮(pi)帶(dai)選(xuan)用(yong)幾(ji)台(tai)電(dian)機(ji)同(tong)時(shi)驅(qu)動(dong)，由(you)於(yu)幾(ji)台(tai)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)不(bu)同(tong)軸(zhou)聯(lian)接(jie)，又(you)要(yao)保(bao)持(chi)同(tong)步(bu)，為(wei)了(le)滿(man)足(zu)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)速(su)度(du)同(tong)步(bu)，設(she)計(ji)采(cai)用(yong)利(li)德(de)華(hua)福(fu)HARSVERT-VA係列高壓變頻器，通過主從控製方式實現皮帶機多電機驅動時的轉矩平衡。
二、 用戶簡介
圖1 威信雲投粵電紮西能源
威信雲投粵電紮西能源有限公司是由雲南省電力投資有限公司控股、廣東電力發展股份有限公司、雲(yun)南(nan)省(sheng)煤(mei)田(tian)地(di)質(zhi)局(ju)共(gong)同(tong)出(chu)資(zi)設(she)立(li)的(de)有(you)限(xian)公(gong)司(si)。公(gong)司(si)地(di)址(zhi)位(wei)於(yu)雲(yun)南(nan)省(sheng)昭(zhao)通(tong)地(di)區(qu)威(wei)信(xin)縣(xian)，地(di)處(chu)雲(yun)貴(gui)高(gao)原(yuan)北(bei)緣(yuan)和(he)四(si)川(chuan)盆(pen)地(di)南(nan)緣(yuan)過(guo)渡(du)地(di)帶(dai)。昭(zhao)通(tong)市(shi)為(wei)滇(dian)東(dong)北(bei)地(di)區(qu)主(zhu)要(yao)煤(mei)炭(tan)資(zi)源(yuan)蘊(yun)藏(zang)地(di)和(he)產(chan)煤(mei)地(di)之(zhi)一(yi)，含(han)煤(mei)麵(mian)積(ji)1.5105萬平方公裏，探明及預測煤碳資源量為198.25億噸，其中鎮雄、威信兩縣煤炭資源最為豐富。為了將威信縣的資源優勢轉化為經濟優勢，同時滿足雲電送粵的需要，公司將建設規劃總容量為4×600MW火力發電機組，以及相配套的煤礦，實現煤電項目一體化工程。如圖1所示：
三、 應用現場皮帶機係統基本情況介紹
該項目位於雲南省昭通市威信縣麟鳳鄉麟鳳壩北端的王家寨至小壩一帶，井田東起於三桃鄉後溪口-塘房一線，以蔡家壩斷層為界；西至長安鄉田壩村以王家溝斷層為界，走向長約17公裏；南至玄武岩底界；北至大雪山-塘房一線，寬2.3-3.8公裏，麵積約49.74平方公裏。礦井煤炭總資源量為27727萬噸，工業儲量為22696萬噸，經濟可采儲量為17713萬噸。利用觀音山煤礦的煤炭資源，一期工程已建成裝機容量為2×600MW火huo力li發fa電dian機ji組zu，形xing成cheng煤mei電dian聯lian產chan的de一yi體ti化hua項xiang目mu，由you於yu地di處chu山shan區qu，地di勢shi起qi伏fu較jiao大da，普pu通tong的de凹ao槽cao皮pi帶dai已yi無wu法fa滿man足zu現xian場chang運yun輸shu的de要yao求qiu，所suo以yi采cai用yong管guan狀zhuang帶dai式shi輸shu送song機ji，管guan狀zhuang帶dai式shi輸shu送song機ji是shi一yi種zhong新xin型xing帶dai式shi輸shu送song機ji，在zai裝zhuang料liao區qu和he卸xie料liao區qu，膠jiao帶dai打da開kai呈cheng槽cao形xing，裝zhuang料liao或huo卸xie料liao後hou，膠jiao帶dai被bei托tuo輥gun卷juan成cheng圓yuan形xing，管guan狀zhuang形xing成cheng後hou，呈cheng六liu邊bian形xing布bu置zhi的de托tuo輥gun保bao持chi其qi管guan狀zhuang。由you於yu膠jiao帶dai在zai輸shu送song線xian路lu上shang呈cheng管guan形xing，物wu料liao不bu會hui撒sa落luo，物wu料liao也ye不bu會hui因yin刮gua風feng、xiayuershouwaibuhuanjingdeyingxiang，zheyangjibimianleyinwuliaodesaluoerwuranhuanjing，yebimianlewaibuhuanjingduiwuliaodewuran，dadaowuxieloumibishusong。gaijikezaiyankongjianquxianlinghuobuzhi，zaifuzadixingtiaojianxiachangjulishusongwuliao，tongshiyuputongdaishishusongjixiangbi，juyoujingji、可靠、安全、高效等優點。如圖2、3所示：
圖2 管狀皮帶機
圖3 管狀皮帶機
威信雲投粵電煤電一體化項目管狀皮帶機，由三台電機拖動（3×355kW），三台電機均配置在機頭。如圖4所示：
圖4 三機驅動示意圖
主要參數如下
皮帶機參數：
輸送量Q=800t/h；輸送長度L=2160.5m；帶寬B=1600mm；管徑Φ=400mm；帶速V=2.8m/s；提升高度h=37.05m；膠帶ST1600；功率P=3×355kW；類型 阻燃鋼繩芯管帶
電機參數：
型號YBPT 4003-4；頻率範圍5-50HZ；功率355kW；電壓6000V；電流42.4A；功率因數0.85
圖5 現場皮帶機情況
四、現場變頻調速係統方案介紹
現場三台高壓變頻器均采用一拖一手動旁路方案，此旁路方案是手動旁路的典型方案，原理是由3個高壓隔離開關QS41、QS42、QS43及高壓開關QF、電動機M組成。要求QS42和QS43之間存在機械互鎖邏輯，不能同時閉合。
變頻運行時，QS43斷開，QS41和QS42閉合；
工頻運行時，QS41和QS42斷開，QS43閉合。具體如圖6所示：
圖6 一拖一手動旁路方案
五、 現場高壓變頻調速係統及采用的控製方案介紹
現場采用北京利德華福電氣技術有限公司生產的3套HARSVERT-HVA06/050係列矢量控製高壓變頻調速係統，額定電壓6kV，額定電流50A，額定功率400kW。如圖7所示：
圖7 高壓變頻器現場安裝情況
利德華福HARSVERT係列高壓變頻調速係統，以高可靠性、易操作、高性能為設計目標，滿足用戶對於風機、水泵、礦井提升機、皮帶機等機械調速節能、改善生產工藝的迫切需要；為了最大限度的縮短高壓變頻調速係統安裝和改造的施工周期，係統采用了一體化設計的理念，包括變壓器櫃、功率櫃、控製櫃（高壓開關櫃或旁路櫃可選）等所有部件及內部連線，用戶隻須連接高壓輸入、高壓輸出、低(di)壓(ya)控(kong)製(zhi)電(dian)源(yuan)和(he)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)線(xian)即(ji)可(ke)。在(zai)先(xian)進(jin)的(de)生(sheng)產(chan)和(he)管(guan)理(li)環(huan)境(jing)中(zhong)，整(zheng)套(tao)係(xi)統(tong)在(zai)出(chu)廠(chang)前(qian)已(yi)進(jin)行(xing)整(zheng)體(ti)測(ce)試(shi)，確(que)保(bao)每(mei)一(yi)台(tai)出(chu)廠(chang)設(she)備(bei)的(de)質(zhi)量(liang)和(he)性(xing)能(neng)。
為wei了le適shi用yong改gai造zao項xiang目mu的de需xu要yao和he降jiang低di新xin建jian項xiang目mu的de投tou入ru，高gao壓ya變bian頻pin調tiao速su係xi統tong中zhong的de每mei一yi個ge功gong能neng部bu件jian可ke以yi分fen步bu進jin行xing安an裝zhuang，確que保bao了le高gao壓ya變bian頻pin調tiao速su係xi統tong不bu會hui在zai運yun輸shu和he安an裝zhuang過guo程cheng中zhong出chu現xian意yi外wai，方fang便bian的de前qian後hou維wei護hu方fang式shi、靈活多樣的散熱方式、高性能的重要進口元器件、先進的生產工藝大大的降低了高壓變頻調速係統對現場環境的要求。如圖8所示：
其主回路如圖（圖中n代表級數 n=8）：
圖8係統原理圖
HARSVERT係列高壓變頻調速係統采用功率單元串聯技術解決器件耐壓問題，多級串聯PWM信號移相後疊加，減少了輸出側諧波、降低輸出電壓的dv/dt；通過電流多重化技術減少對電網反饋的諧波，減小對電網的諧波汙染；主控製器采用數字信號處理器、可編程門陣列（CPLD和FPGA）為核心，配合數據采集單元、單元控製器和光纖通信回路以及可編程邏輯控製器（PLC）構成控製係統。HARSVERT-VA係列高壓變頻調速係統本體由變壓器櫃、功率櫃及控製櫃組成。如圖9所示：
圖9高壓變頻調速係統示意圖
對於三機驅動的皮帶機變頻控製，為了有效實現電機的負載平衡控製，高壓變頻調速係統適宜采用1主-2從(cong)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)。一(yi)台(tai)變(bian)頻(pin)器(qi)作(zuo)為(wei)主(zhu)控(kong)，發(fa)出(chu)輸(shu)出(chu)轉(zhuan)矩(ju)給(gei)定(ding)值(zhi)，控(kong)製(zhi)另(ling)兩(liang)台(tai)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)同(tong)步(bu)運(yun)行(xing)。各(ge)高(gao)壓(ya)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)僅(jin)對(dui)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)矩(ju)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi)，兩(liang)台(tai)從(cong)控(kong)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)是(shi)不(bu)可(ke)控(kong)量(liang)，由(you)物(wu)理(li)係(xi)統(tong)的(de)實(shi)際(ji)特(te)性(xing)決(jue)定(ding)運(yun)行(xing)三(san)台(tai)電(dian)機(ji)的(de)速(su)度(du)匹(pi)配(pei)。如(ru)圖(tu)10suoshi，zhukonggaoyabianpintiaosuxitongkongzhizhudianjidezhuansu，binggeichuliangtaidianjideshuchuzhuanjugeidingzhi，congkonggaoyabianpintiaosuxitonggenjushoudaodedianjishuchuzhuanjugeidingzhikongzhicongdianjideshuchuzhuanju。
圖10主-從控製結構負載平衡控製示意圖
變頻器采用無速度傳感器矢量控製技術，對電機轉速的精度控製在0.5％以內，如果需要電機需要更高的控製精度，可以采用速度傳感器，控製精度在0.1％以內。
主控高壓變頻調速係統和從控高壓變頻調速係統均有外部信號連鎖控製和狀態、報警邏輯信號輸出，主控高壓變頻調速係統接收本地或者遠程的“啟動”、“停機”和“緊急停機”指令，以及來自從控高壓變頻調速係統的“緊急停機”指令，從控高壓變頻調速係統接收來自主控高壓變頻調速係統的“啟動”和“緊急停機”指令，同時接收從控高壓變頻調速係統本地或者遠程聯動的“緊急停機”指令。
在兩台高壓變頻調速係統的PLC邏輯程序中進行邏輯互鎖，使得兩台高壓變頻調速係統同時啟動，同時停機。如圖11所示：
圖11主-從一拖一控製反饋信號示意圖
六、總結
本文主要結合北京利德華福公司的HARSVERT-VA係xi列lie高gao壓ya變bian頻pin器qi在zai威wei信xin雲yun投tou粵yue電dian紮zha西xi能neng源yuan煤mei電dian一yi體ti化hua項xiang目mu管guan狀zhuang皮pi帶dai機ji上shang的de實shi際ji應ying用yong情qing況kuang，經jing過guo現xian場chang應ying用yong表biao明ming，運yun用yong高gao壓ya變bian頻pin器qi拖tuo動dong管guan帶dai機ji實shi現xian平ping緩huan、穩定啟停，減小了對皮帶的衝擊，降低皮帶的磨損，利用技術先進、成熟安全的高壓變頻調速係統可以全麵實現高效調節現場工況，提高係統自動化程度，節約電能的目的。
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