正文 變頻技術在大型膠帶輸送機中的應用(2 / 3)

2.3 軟啟動及功率平衡重載啟動的要求

在上述中提到,因膠帶輸送機中的膠帶是彈性材料,因而能進行儲能,在膠帶輸送機工作啟動時,在未具備軟啟動功能的情況下,膠帶極有可能會因能量的釋放而發生滑動,進而影響其正常運行;另外輸送機在使用時,不可避免會發生帶載停車現象,因而要求其具備重載啟動的功能,以保障設備的正常工作。

2.4 驅動係統的製動性能

帶式膠帶輸送機在正常工作狀態下,電機的輸出轉矩與所帶的負載轉矩保持平衡,然而當製動時,電機的動力矩突降為0,輸送機的減速加速度是比較大的,考慮到輸送機係統的慣性較大,減速衝擊對係統的各個設備的破壞是比較大的,並可能引起輸送機與運料間發生相對運動而發生事故,因而需對係統的製動加以優化。

3 變頻調速係統在膠帶機中的應用

3.1 變頻調速係統結構組成

變頻調速係統主要由變頻主電路、數控係統、運行指示、模擬輸入輸出等組成。變頻主電路是變頻係統的核心裝置。主電路包括有整流、直流及逆變環節,從而實現交流—直流—交流的轉換。整流部分主要依賴於6個二極管的單相導通性能,從而可將三相交流電源RST整形為直流電;而直流部分則主要是將電容與分壓電阻配合使用,電容的作用主要是儲能及濾波,從而維持直流電壓UD的穩定性,而分壓電阻的使用則主要是為避免各電容因工作性能的差異產生較大壓降而擊穿電容,可在電路中加上電阻進行分壓從而確保電容壓降一致;逆變部分則主要由6個高速開關、低功耗IGBT模塊及以反並聯方式接入電路的二極管組成,二者配合使用可實現將直流電壓UD轉換為頻率及有效電壓值均可改變的三相交流電。

數控係統主要是有集成電路、CPU處理芯片及基極驅動電路等組成。當數控係統中的CPU接收到輸入電路的控製信號後,通過芯片中燒入的程度對數據進行處理、轉矩運算等過程,從而生成PWM波形,輸出到基極驅動電路中,對逆變電路中的IGBT模塊進行開、斷控製;運行指示模塊則是對調速係統各功能模塊的運行狀態、故障信息等加以直觀顯示,從而使工作人員了解當前調速係統的工作情況;最後,模擬輸入輸出功能則主要是利用模擬或數字的方式模擬用戶對調速係統的輸入信號控製,從而實現自動化控製。

3.2 變頻調速係統在膠帶輸送機的應用需求

3.2.1 可實現對膠帶輸送機的軟啟動。通過變頻調速技術驅動膠帶輸送機後,變頻調速裝置具備的軟啟動功能可大大提高電機轉速的控製精度,利用對異步電機的緩慢起動,從而帶動膠帶輸送機同步緩慢啟動,給予皮帶充足時間釋放存儲的能量,進而降低膠帶張力波造成的衝擊力破壞。

3.2.2 驅動功率平衡性要求。在使用變頻器裝置驅動膠帶輸送機時,通常是選擇使用一拖一的方式進行控製。若需驅動多個電機,使用主從結構進行控製,如此便可保證運動中要求的線速度、轉動力矩一致,從而達到功率平衡性要求。

3.2.3 調速範圍寬、可滿足自動平滑速度。上述中提到,在膠帶輸送機中使用的電機主要是交流異步驅動電機,其轉速的計算公式N=60f(1-s)/p,其中f表示交流電的變化頻率值,而s則反映出轉速率的大小,p是極對數的值。在實際計算時,s、p值的大小均是確定值,因而電機轉速大小直接取決於交流電的頻率f。若f值取值在[0,50]區間內變化時,電機的轉速可調節範圍比較寬,而變頻裝置可通過程序延時控製其輸出頻率變化,因而可靈活調節PWM頻率範圍,滿足不同場合下對電機驅動速度的要求。

3.2.4 自動調速、節能效果明顯。在對膠帶輸送機進行調速控製時,能實現膠帶輸送機根據負載變化動態自動調整運行速度,考慮去除各種損耗實際節電可達23%左右。膠帶機低速運行時,機械設備各部件磨損都減少,延長了設備的使用壽命,節約效果明顯。

3.3 膠帶輸送機變頻調速係統的係統組成及控製

在膠帶輸送機中使用的變頻調速係統結構與其通用電路組成相似,仍主要是整流模塊、直流濾波、逆變模塊及數字控製等組成。其節能控製的實現主要通過負載進行輸送膠帶的速度控製,因考慮到負載的不均勻,檢測輸出的結果是上一次膠帶運煤的流量,存在時間滯後問題,造成在調節輸送帶的速度上便相對較模糊,因而可通過模糊控製方式實現對負載的追蹤檢測,即在誤差值較大的情況下,控製量以盡量減少誤差為主,若使用的膠帶輸送機所帶的負載量加大,則相應的膠帶應進行提速,同時變頻裝置的控製電壓也應升高。