伟创AC60-U变频器在皮带机上实现功率平衡

一、前言    国内现有大多数煤矿皮带输送机一般都采用工频拖动，较少使用变频器驱动。电机长期工频运行加之液力耦合器效率等问题，造成皮带运输机运行起来非常不经济；同时电机无法采用软起软停，机械上产生剧烈冲击，加速机械磨损；还有皮带、液力耦合器磨损和维护等问题都会给企业带来很大数额费用问题。这些现状对创建节能型社会是不相符合，对煤矿企业皮带输送机进行变频改造对节约社会能源、增加煤矿企业经济效益都具有非常现实经济意义和社会意义。    皮带机通过驱动轮鼓，靠摩擦牵引皮带运动，皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动。皮带是弹性储能材料，在皮带机停止和运行时都储存有大量势能，这就决定了皮带机的启动时应该采用软启动的方式。国内大多数煤矿采用液力耦合器来实现皮带机的软启动，在起动时调整液力耦合器的机械效率为零，使电机空载启动。虽然有的采用了转子串接电阻改善启动转矩和降压空载启动等方法，但电机的起动电流仍然很大，不仅会引起电网电压的剧烈波动，还会造成电机内部机械冲击和发热等现象。同时采用液力耦合器软起皮带时，由于起动时间短、加载力大容易引起皮带断裂和老化，要求皮带的强度高。加之液力耦合起长时间工作会引起其内部油温升高、金属部件磨损、泄漏及效率波动等情况发生，不仅会加大维护难度和成本、污染了环境，还会使多机驱动同一皮带时难以解决功率平均和同步问题。

二、AC60-U的工作原理     AC60-U系列变频器可以实现软启动、软停止的功能，能降低机械传动冲击，能延长皮带机的使用寿命，并且从根本上解决功率平衡的问题。AC60-U系列变频器采用主从控制，通过控制变频器的输出转矩，使得主从变频器的输出转矩百分比、母线电压基本一致。当系统处于稳态运行时，主从变频器输出转矩百分比误差在±1%。

三、AC60-U系列的优势    1）真正实现了带式输送机系统的软起动。运用变频器的软起动功能，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，将皮带内部贮存的能量缓慢释放，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害。    2）实现皮带机多电机驱动时的功率平衡。应用变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制，当多电机驱动时，采用主从控制，实现功率平衡。在河南某煤矿主井皮带为2�135KW电机驱动，采用主从控制后，轻载时主从电机电流相差5A左右，满载时相差2A左右。基本实现了皮带机多电机驱动时的功率平衡。    3）降低皮带带强。采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间在1s～6500s可调，通常皮带机起动时间在60s～200s内根据现场设定，皮带机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资。    4）降低设备的维护量。变频器是一种电子器件的集成，它将机械的寿命转化为电子的寿命，寿命很长，大大降低设备维护量。同时，利用变频器的软起动功能实现带式输送机的软起动，起动过程中对机械基本无冲击，也大大减少了皮带机系统机械部份的检修量。如河南某煤矿主井皮带采用变频器驱动后，仅皮带扣一项年节约费用就达一万多元。      5）启动平滑，转矩大，没有冲击电流，可实现重载启动。      6）节能。在皮带机上采用变频驱动后的节能效果主要体现在系统功率因数和系统效率两个方面。 a、 提高系统功率因数   通常情况下，煤矿用电机在设计过程中放的裕量比较大，工作时绝大部分不能满载运行，电机工作于满电压、满速度而负载经常很小，也有部分时间空载运行。由电机设计和运行特性知道，电机只有在接近满载时才是效率最高、功率因数最佳，轻载时降低，造成不必要的电能损失。这是因为当轻载时，定子电流有功分量很小，主要是励磁的无功分量，因此功率因数很低。采用变频器驱动后，在整个过程中功率因数达0.9以上，大大节省了无功功率。 b、 提高系统效率   采用变频器驱动之后，电机与减速器之间是直接硬联接，中间减少了液力耦合器这个环节。而液力耦合器本身的传递效率是不高的，且主要是通过液体来传动，液体的传动效率比直接硬联接的传动效率要低许多，因而采用变频器驱动后，系统总的传递效率要比液力耦合器驱动的效率要高5%～10%。

四、调试步骤     1）按照说明书的接线图将变频器的接线全部接好。     2）将电机的额定转速、额定电流输入到变频器的参数里。     3）判断电机的旋转方向是否正确。方法：先开主机，再开从机，分别判断。     4）将说明书的推荐参数设置进变频器。     5）空载进行调试，观察主从变频器运行是否正常。

五、结束语    经过变频技术改造后皮带机运行良好，彻底实现了皮带输送机的软起、软停运行方式，大大进步了系统的功率因数和系统效率。改造后系统可以根据负载变化情况自动调整输出频率和输出力矩，改变了以前电机工频恒速运行的模式，在很大程度上节约了电力能源；液力耦合器的退出更大地节约了设备的维护和维修用度。在煤炭行业的节能改造中应用能够创造巨大的经济效益和良好的社会效益，对于创建节能环保型的社会发挥着重要的作用。