多电机拖动的矿用带式输送机变频电控系统

多电机拖动的矿用带式输送机变频电控系统

陈楠

（黑龙江能源职业学院黑龙江双鸭山155100）

摘要：矿用带式输送机承担矿山的运输任务，是矿山生产的重要机电设备。对于大型矿用带式输送机，因为运输量大、运输距离长等情况，仅靠单机拖动无法满足传动要求，采用多电机拖动的能更好的满足生产要求。本文采用多电机变频拖动，设计了矿用带式输送机的变频电控系统，从电控系统结构及多机拖动控制原理上进行详细分析。

关键词：多电机拖动；矿用带式输送机；变频电控；转矩控制；功率平衡

引言：

矿用带式输送机承担矿山的运输任务，是矿山生产的重要机电设备。对于大型矿用带式输送机，其特点是运输量大、运输距离长，如果采用单机拖动则无法满足系统的传动要求，一般是采用多电机拖动。对于传统的皮带电机驱动有采用工频电机拖动或液力耦合器拖动等方法，其运行效率及控制性能低下，无法很好的满足多电机拖动中要求的功率平衡问题。如何解决多电机拖动系统的可控性及提高整体拖动效率问题是需要认真研究的。

随着工业生产规模的日益扩大和科学技术的发展。电机拖动技术也得到了长足发展，利用新型电力电子器件的变频拖动技术有了广泛的应用。本文应用了多电机变频拖动技术设计了矿用带式输送机的电控系统。

一、带式输送机变频系统及工作原理简介

带式输送机变频系统以具有先进矢量控制技术的变频器来驱动主电机，并通过各类传感器接收信号，然后再配合电控系统完成输煤任务。带式输送机变频系统主要包含主控台、变频柜和电源柜等几部分，并且这些设备安装在控制室内，使得操作人员通过控制按钮和转换开关即可实现对带式输送机的操作，带式输送机的运行状态也可通过一些仪表等获得。

带式输送机变频电控系统有主控台和变频调速柜等单元共同组成。其中，变频调速柜是主控单元，它采用先进的矢量控制型变频器，可以实现对速度和力矩的高精度控制。而主控台则是控制中枢，控制带式输送机的所有操作，如设定运行参数和控制方式，并对带式输送机的运行状态进行监视。带式输送机变频系统的工作原理是利用高效的微机模式，即将具有互补性的单片机和CPLD相结合，并将以此为基础的电路应用到带式输送机的保护控制中，其中CPLD接收信号并进行预处理，而单片机则进行运算和判断。然后，通过各类传感器控制带式输送机的低速、堆煤等运行状态，同时还可实现自动洒水以及报警等功能。

二、多电机拖动的矿用带式输送机

矿用带式输送机由四台电动机拖动，共有两台滚筒，其中每两台电动机拖动一台滚筒。矿用带式输送机具体参数如下：

①电机：660V；560kW；

②驱动滚筒φ1000*2000mm；

③胶带ST/S1250，上胶厚6mm，下胶厚6mm；

④带宽1.8m；

⑤带速3.5m/s；

⑥L=850m，倾角16°。

矿用带式输送机采用的四台电机驱动，选用的电机参数一致，由相同的变频器驱动，利用功率平衡控制策略，可保证多台电机的速度基本同步、输出转矩相同，从而实现长距离矿用带式输送机的高性能调速驱动，无论在负载变化及运行速度变化时，都可以实现带式输送机的软起动、软停车及平稳运行。

三、变频电控系统设计

四台电机分别由四台变频器驱动，某矿山的矿用带式输送机双回路电源进线引自矿井35KV变电站内10kV不同母线段，确保了供电可靠性。中压系统用于对整个主皮带的动力供电和低压供电。中压开关柜采用KYN28A系列金属铠装移开式金属封闭开关设备，由2路进线、1路PT、3路馈出，共计6面柜组成。

中压开关柜中馈出1变压器馈电柜和馈出2变压器馈电柜用于变频器供电，两台主变压器组别形式采用Dd0和Dy11，形成12脉波整流，减少对电网的谐波污染。每台主变压器给两台变频器供电，变频器增设进线刀熔开关和输出电抗器。馈出。

四、变压器馈电柜用

于矿用带式输送机电控系统的辅助电源供电。数字控制系统采用西门子PLC，与变频器组建Profibus-DP工业通讯网络，PLC采集司机操作台控制信号与外部辅助设备的启停控制，并发送变频器控制信号。变频器控制信号包括启动停止命令和输送机运行速度给定，四台变频器采用主从控制，形成一主三从的控制网络，由主站变频器接收运行速度给定，并通过主站变频控制器做速度闭环控制，速度闭环输出的转矩给定用于四台变频器的转矩控制。

五、多电机拖动速度同步及功率平衡控制

多电动机无论在负载变化及运行速度变化时保持一致是带式输送机稳定运行的保证。如果电机在运行中出现出力不均和速度不一致，会导致电机出现电流波动及互拖的现象，或是电机承担负荷不均，导致长时间运行时造成电机过载损坏，从而使系统不能安全可靠运行。从而如何让电机的转速和出力一致是，控制系统需要实现的。图2为基于多电动机拖动的“转速同步和功率平衡”控制框图。其中：M1为主电动机，M2、M3、M4为从电动机。在系统中主机做转速控制，3台从机跟随跟随主机转矩给定做转矩控制。转速给定信号由主变频器接收，由

主变频器的转速调节器（ASR）产生基本转矩给定，同时利用给定转速信号与M1实际转速进行比较，通过转速调节器（ASR）产生基本给定电流信号控制转矩输出，由每台变频器中的转矩调节器（ATL）做转矩闭环控制，保证每台电机输出的功率平衡。

图2基于多电动机拖动的“转速同步和功率平衡”控制框图

六、带式输送机电控系统实施变频改造后的应用效果

对带式输送机电控系统实施变频改造，能够及时地发现带式输送机工作过程中存在的问题，并对设备进行及时维护和修理，有效地降低带式输送机设备发生故障的概率。同时对带式输送机电控系统实施变频改造，极大地提高了带式输送机的工作效率，并降低了电能消耗，减少了设备维护费用，可以对煤炭企业产生良好的效益。

（1）利用变频器中的软启动功能驱动带式输送机，能够将带式输送机的软启动和电机的软启动相结合，缓慢释放带式输送机贮存的能量，降低了运行过程中的张力波，避免了由此产生的对机械设备和输送带的损伤，真正实现了带式输送机的软启动，并且降低了设备发生故障的概率；

（2）进行变频改造后，可以设置带式输送机的运行速度，方便了对输送带的检修，提高了检修率。

（3）对带式输送机电控系统实施变频改造后，利用变频器采用主从控制驱动带式输送机运行，能够较好地实现功率平衡，解决了多电机驱动功率不平衡的问题。

结语

本文介绍了多电机变频拖动，设计了矿用带式输送机的变频电控系统，从电控系统结构及多机拖动控制原理上进行详细分析。实际系统已在多个现场投入使用，能够较好的完成生产目的，实现了多电机拖动的速度同步和功率平衡控制，在负载变化及运行速度变化时系统均能稳定运行。

参考文献：

[1]潜星星.矿用带式输送机驱动系统特性分析及发展[J].煤，2015，24（11）：57-58.

[2]武兴华.矿用带式输送机电机系统节能技术现状与发展趋势[J].煤矿机械，2011，32（12）：1-3.