一、引言
皮帶輸送機主要是指在采掘、生產、轉運、加工過程中使用的皮帶輸送機。隨著帶式皮帶輸送機技術的不斷發展和完善,帶式或管帶式輸送機已經成為散體物料主要的運輸工具之一,因其能實現物料的連續裝載運輸,而且運輸距離長、承載能力強、電耗低、工作環境復雜和維護方便等特點,被廣泛應用于港口、碼頭、煤礦、冶金、熱電廠和井下物料運送。
皮帶運輸機又稱帶式輸送機,是一種連續運輸機械,也是一種通用機械。皮帶運輸機有電機、減速箱、皮帶、機架、驅動滾筒、改向滾筒、承載托輥、回程托輥、張緊裝置等零部件組成。皮帶運輸機一般有多臺電機拖動一條皮帶,對多臺電機的功力平衡有較高要求。


二、 變頻調速應用于皮帶輸送機的特性
2.1、真正實現了皮帶輸送機系統的軟啟動
通過變頻技術的軟啟動功能,對皮帶運輸機進行驅動,使皮帶機的軟啟動和電機的軟啟動二合為一,通過電機的慢速啟動帶動皮帶機的慢速啟動,使皮帶內部存儲的能量能夠得到緩慢釋放,皮帶機在啟動過程中形成的張力波也因此極小,對皮帶幾乎不造成損害。
2.2、皮帶機在多機驅動時的功率更加平衡。
利用變頻技術的主從控制對皮帶機進行驅動,使其功率能趨向于平衡,減少無功環流損耗。
2.3、減少對設備的維護量
變頻技術是集多種電子器件和控制技術為一體的高新化技術,將機械的壽命轉化為電子的壽命,從而極大的延長的了設備的使用壽命,并降低設備的維護量,同時,因為啟動功能的實現,在啟動過程中對機械沖擊幾乎為零,也進一步減小了對皮帶機械部分的檢修量,降低了維修成本。
2.4、方便對皮帶進行檢修
變頻調速可將皮帶自身運行的速度調至很低,以方便對皮帶的檢修,提高皮帶的檢修效率。
2.5、節約能源
皮帶機采用變頻驅動,使的皮帶機在整個運行過程中的功率因數達到0.9,極大減小了無功功率,提高了皮帶機運行總效率。
2.6、能夠適應工況條件苛刻
多數機械設備都在高速、重載、振動、沖擊、摩擦和潤滑不良的工況條件下工作。
2.7、無極調速
根據實際需求,實現無極調速,具有較強的靈活性,提高生產效率。
三、在皮帶輸送機功率平衡的應用
在傳送物體較重或傳送距離較遠時,需要使用兩臺電機同時驅動傳送設備。在兩臺電機同時運行時如果出現不同步現象,則一臺電機將會處于電動狀態,另一臺將處于發電狀態,處于發電狀態電機將消耗能量,加重電動狀態申機的負載力,無法實現功率分配。
當多電機驅動時,采用主從控制,實現了皮帶機多電機驅動時的功率平衡。皮帶機主從控制分類:根據現場驅動電機之間的連接情況,一般我們將其分為兩種,鋼性連接與柔性連接。
3.1、對于同軸的鋼性連接驅動
多臺驅動電機之間采用鋼性連接(如:同軸、齒輪、鏈條連接等例圖1)的情況,變頻器控制一般采用的方式為;主機為速度控制,從機為轉矩控制,將主機的需求轉矩傳輸給從機作為轉矩基準,從而主機和從機之間的轉矩保持一致,由于機械結構兩臺的速度始終是一樣,只要保持多臺變頻器之間同時出力。


兩臺驅動電機同軸連接控制
3.2、對于非同軸的柔性連接驅動
多臺驅動電機之間采用柔性連接(圖2)的情況,變頻器控制一般采用的方式為;主機和從機都為速度控制方式,將主機和從機的輸出功率(轉矩)通過現場總線或頻率進行實時交換,采用PID 基準與PID 反饋實時比較,動態調節電機運行速度,使得主從機之間在一個較小的速度波動下快速實現功率平衡。


兩臺驅動電機非同軸連接控制
四、 系統控制方案
本套皮帶機系統采用2臺185KW電機驅動,機頭1臺,機尾1 臺。采用共直流母線 + CANlink通訊主從同步 + 電流PID平衡校正。
主機和從機都為速度控制方式,將主機運行頻率通過CANlink通訊方式發給從機,從機根據主機給定的頻率進行運行。同時從機也根據主機運行電流做PID動態小范圍調節,達到兩臺機器運行功率平衡的效果。
1、變頻器配置
皮帶機屬于恒轉矩負載,根據其工作特性,考慮到帶物料停機再啟動等工作情況。需要對其放大二檔選型,以保證系統安全、穩定、快速運行。推薦以下配置:
序號 | 名稱 | 型號 | 額定電流 | 數量 | 備注 |
1 | 變頻器 | KE300A-22G/250P-T4 | 423A | 2 |
2、變頻器控制方式

3、變頻器參數設置(供參考)
主機 | 從機 | ||
P0-01=0 | V/F控制 | P0-01=0 | V/F控制 |
P0-02=1 | 端子控制啟停 | P0-02=1 | 端子控制啟停 |
P0-03=2 | 外部AI1模擬信號給定頻率 | P0-03=9 | 通訊協議::網橋 |
P0-04=8 | 用于兩臺電機PID功率平衡 | ||
P0-06=2 | HDO脈沖信號調節范圍是1HZ | ||
P0-07=01 | 頻率源疊加方式: A+B模式 | ||
P0-10=50 | 最大運行頻率 | P0-10=50 | 最大運行頻率 |
P0-12=50 | 上限頻率 | P0-12=50 | 上限頻率 |
P0-17=90 | 加速時間 | P0-17=80 | 加速時間 |
P0-18=150 | 減速時間 | P0-18=140 | 減速時間 |
P0-28=1 | 串口通訊協議::網橋 | P0-28=1 | 串口通訊協議::網橋 |
P3-22=700 | 過壓失速動作電壓 | P3-22=700 | 過壓失速動作電壓 |
P3-23=1 | 過壓失速動作使能 | P3-23=1 | 過壓失速動作使能 |
P3-26=10 | 過壓失速上升頻率限制 | P3-26=10 | 過壓失速上升頻率限制 |
P4-00=1 | 正轉 | ||
P4-01=3 | 三線式模式 | ||
P4-04=47 | 急停 | P4-04=47 | 急停 |
P4-05=9 | 故障復位 | P4-05=9 | 故障復位 |
P4-11=2 | 端子命令方式:三線式1 | ||
P5-00=1 | HDO輸出: 脈沖輸出 | ||
P5=02=2 | T1繼電器輸出:故障輸出 | P5=02=2 | T1繼電器輸出:故障輸出 |
P5=03=1 | T2繼電器輸出:運行輸出 | P5=03=1 | T2繼電器輸出:運行輸出 |
P5-06=2 | HD0模擬輸出:電流 | ||
P5-07=2 | A01模擬輸出: 頻率 | P5-07=2 | A01模擬輸出: 頻率 |
P5-08=0 | A02模擬輸出:電流 | P5-08=0 | A02模擬輸出:電流 |
P6-00=1 | 啟動方式:轉速跟蹤。 | P6-00=1 | 啟動方式:轉速跟蹤。 |
P6-10=0 | 減速停機 | P6-10=1 | 自由停車 |
P8-18=1 | 上電運行命令有效保護,防止故障復位再啟動。 | P8-18=1 | 上電運行命令有效保護,防止故障復位再啟動。 |
P8-15=1 | 下垂控制,變頻器實際頻率= 50Hz-50Hz*(50%)*(1.00/10)=47.5H2 | P8-15=1 | 下垂控制,變頻器實際頻率= 50Hz-50Hz*(50%)*(1.00/10)=47.5H2 |
PA-00=4 | PID給定源:HDI | ||
PA-02=1 | PID反饋源:AI2 | ||
PA-04=100 | 給定反饋量程 | ||
PA-05=60 | 比例增益 | ||
PA-08=1 | PID反轉截止頻率 | ||
PA-09=1 | PID偏差極限 | ||
A8-00=1 | 點對點通訊有效選擇:有效 | A8-00=1 | 點對點通訊有效選擇: 有效 |
A8-01=0 | 主從選擇:主機 | A8-01=1 | 主從機選擇:從機 |
A8-02=011 | 從機命令跟隨主從信息交互 | ||
A8-03=0 | 從機接收數據作用選擇:運行頻率 | ||
五、方案優勢
1、通過電機的慢速啟動帶動皮帶機緩慢啟動,對皮帶不造成損害,真正實現了電機軟啟動和皮帶輸送機軟啟動合二為一;
2、設備啟動特性平穩,極大降低了設備的維護檢修量;
3、優異的主從控制功能,實現了二臺電機的功率平衡,延長了電機使用壽命;
4、根據實際生產情況,對電機進行調速,節能效果明顯;
5、±10%的寬電網設計,滿足惡劣環境的電網要求。
六、結束語
采用邁凱諾(Micno)KE300A-25(CANLink通訊)系列變頻器來改造傳統的帶式輸送機驅動系統,不僅在技術的先進性還是帶來的社會及經濟效益方面都是巨大的,隨著變頻調速技術的不斷成熟,在帶式輸送機的驅動上變頻器將占主導地位。