变频器在大型皮带输送机上的应用

王增强

【摘 要】皮带输送机是露天铜矿中重要输送矿石的机械设备,针对大型皮带输送机在长距离运送矿石的过程中,采用电机直接启动方式运转会对电器设备、机械装置、及胶带产生很大的冲击大,且无法进行皮带输送机输送矿量的调节和控制.采用变频器驱动控制皮带输送机运转,通过改变变频器频率可以调节皮带输送机运矿速度,可以很容易地实现胶带慢动及满负载启停,通过控制程序的优化可以实现节约电能的目的.结合PLC系统编程控制变频器运行,能增加更多的自动控制和保护功能,还能实现皮带输送机运送矿量大小的自动调控. 【期刊名称】《铜业工程》 【年(卷),期】2017(000)006 【总页数】3页(P100-102)

【关键词】皮带输送机;变频器;矿量调节;节能;PLC 【作 者】王增强

【作者单位】江西铜业集团(德兴)建设有限公司,江西德兴 334224 【正文语种】中 文 【中图分类】TH222 1 引言

德兴铜矿富家坞矿区粗碎站新建一条皮带输送机，主要承担将富家坞新破碎站矿石

转运至选矿厂重任，胶带运输机水平长度达709m，采用的是2台710kW驱动电机，单台电机额定电流为730A，额定电压690VAC。由于该条皮带运输机的驱动电机功率大、运输距离长等特点，如采用直接启动电机控制方式不利于输运矿量的调控，且在直接启动过程中的大电流对电网和电器设备造成冲击，造成电气设备故障率增加。直接启动还会在胶带中产生过大的张力，影响胶带的使用寿命，甚至引起断带事故［1］。

采用变频器控制皮带输送机运转［2-4］，利用变频器中自带的过电压、欠电压、过电流、缺相、短路、接地保护等保护功能，增加了电器设备和电机相应保护。变频器平滑加速启动皮带输送机电机，相当于电机软启动，避勉了电机启动过程中遭受大电流冲击。通过调节变频器输出频率来调节皮带输送机电机转速［5］，可以调节皮带输送机运矿速度,适当地节约了电能［5］。引入PLC程序中的PID模糊控制变频器的运行频率［6-7］，能实现皮带输送机运矿速度的自动调节。 2 皮带输送机控制方案 2.1 变频器控制要求

采用2台 变频器分别驱动皮带输送中的2台电机，变频器选用过负载能力较强、经济实用型的的AB-Power Flex755系列矢量型变频器。该款变频器具有可靠的过负荷保护功能，在皮带输送机运行中遇到卡堵时能主动降低转速保持力矩输出，从而避免不必要的停机。

变频器内部要求配置以太网通讯接口，方便与远程PLC控制系统建立通讯。使用时将其中一台变频器设置为主变频器，另一台设置为从变频器，通过在PLC程序控制使从变频器跟踪主变频器运行，使2台变频器达到同转速、同力矩运行，保证皮带输送机的运行平稳。 2.2 增加变频器保护措施

（1）安装进线电抗器。为了保证变频器驱动皮带输送机长时间平稳运行，也为了

更好的保护变频器，需要在变频器的进线端安装进线电抗器，主要是为了抑制变频器的谐波，改善功率因数，减少高次谐波的不良影响，保护变频器整流部分。 （2）配备斩波器和制动电阻组件。当运行中皮带运输机因故障突然停机时将开启抱闸制动器防止滑动，抱闸过程中产生的再生电能，此时斩波器控制接入制动电阻来消耗这些多余的再生电能，从而保护变频器和电机线圈出现过高电压。 图1 变频器控制系统图 2.3 变频控制方式

本应用中的变频器是针对控制长距离皮带输送机，为方便操作人员操作控制，该皮带输送机的启动和调速都在远程PLC系统控制。变频器与PLC之间所有数据采用以太网通讯连接，既能保证传输信号的稳定，又节省了采用大量控制电缆连接的成本。

当PLC系统检测到皮带输送机具备开机条件时，可在PLC后台计算机控制画面中启动变频器，并可手动操作调节变频器运行频率。当PLC系统中检测到变频器不具备开机条件时，此时变频器无法操控，可根据PLC系统中查找故障信息，排除现场故障后方可开机。 3 输送矿量自动调节控制 3.1 矿量检测

皮带输送机上安装了测量精度高的电子皮带秤，用于检测皮带输送机实时输送矿量大小，采用屏蔽控制电缆将皮带输送机输送矿量信号接入PLC系统中AI模块中，使PLC系统能检测到皮带输送机实际输送矿量值。 3.2 编写自动调节矿量程序

方案中采用了一套（AB）Contro Logix5000型PLC控制系统，可在PLC编程中利用PID指令编写矿量自动调节程序，将PLC系统中检测到的矿量信号（4～20mA电信号）作为过程变量（PV），在PID指令中的设定值（SP）中设置所需

要保持矿量值，通过模拟量输出模块调节控制变量输出值CV（4～20mA），将CV值作为 2台变频器调速信号源，通过PID闭环控制自动调节变频器频，使过程变量（矿量大小）保持在希望的设定点。 图2 PID闭环调节控制图

根据图二分析，通过比较皮带机输送矿量检测值（PV）与设定值（SP），如果矿量小于设定值时，PID方程将控制加大输出变频器频率。反之，当检测矿量大于设定值时，PID方程控制减小输出变频器频率，能适当节约电能的目的。从而能实现自动调节皮带输送机运转速度，达到根据使皮带输送机运送矿量大小的自动调节的目的。 4 结论

皮带输送机采用变频器驱动控制已运行了近一个月时间，总体运行平稳。变频器与PLC系统采用通讯连接，控制参数传输稳定、精确，通过在PLC系统中的后台计算控制画面上能操作手动/自动切换改变变频器的运行频率，来调节皮带输送机的运矿速度，实现了皮带输送机自动化控制。变频器在大功率、高能耗的皮带输送机上成功应用，也响应了政府提倡节能降耗的方针。 参考文献：

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