SINAMICS S120在大型下運皮帶機項目中的應用分析

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110141）

SINAMICS S120在大型下運皮帶機項目中的應用分析

劉海洋 劉小珩 馬洪才

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110141）

本研究針對太鋼嵐縣鐵礦項目下運1號主皮帶設計要求，經計算、比較、論證，從經濟性、先進性角度分析，最終選用了西門子S120系列四象限變頻驅動方案。基于此，本文分析了SINAMICS S120在大型下運皮帶機項目的應用。

下運皮帶機；S120；功率平衡

1 配置方案

1.1 智能型電源模塊SLM

由于皮帶在下運工作方式下，電機長時間處于發電狀態，采用12脈整流回饋單元可將電機產生的電能全部回饋到電網，過載能力強（圖1），而且不會污染電網，有較大的經濟效益。

1.2 單軸電機模塊

選用絕對值編碼器、通過DRIVECLIQ接口與電機模塊和主控單元之間進行快速數據交換，可實現對皮帶啟停的精確矢量控制，同時出色的過載能力（圖2）縮短了制動時間，有效的降低了事故停車所帶來的危害程度。

圖1 智能型電源模塊過載能力圖

圖2 單軸電機模塊過載能力圖

圖3 網絡配置圖

1.3 控制單元CU320

CU320，它是驅動系統的大腦，負責控制和協調整個驅動系統中的所有模塊，完成各軸的電流環、速度環的控制，并且同一塊CU320控制的各軸之間能相互交換數據，即任意一根軸能夠讀取控制單元上其它軸的數據，皮帶機上主要用到多軸之間的矢量控制。根據連接外圍I/O模塊的數量、軸控制模式、所需的功能以及CF卡的不同，1塊CU320通?？刂?個矢量軸。

1.4 S120 系統網絡的組態

采用西門子S7300系列PLC，使用PROFIBUS DP進行通訊，以下是三臺變頻器和一個IO從站的組態（圖3）。通過主站S7300的網絡接口可與DCS進行遠程通訊，實現對本站點的遠程監控。

1.5 主站與S120各從站的通訊

為了提高系統高效性、穩定性，主站與S120各DP從站數據傳輸采用通訊方式，同時各電機模塊可通過內部DRIVE-CLIQ電纜進行數據交換，進一步提高了通訊效率。

2 先進性分析

2.1 軟啟動

下運皮帶機的啟動需要求電機輸出足夠低的轉速，以及一定的過載能力。整流環節先啟動后，啟動逆變，并給低速，檢測到所有電機電流均上升到一定值后（變頻器空載穩定電流值加上額定電流值的五分之一），緩慢打開制動器，皮帶可緩慢提速。

2.2 軟制動

S120變頻器可實現1.5倍過載持續60s，主控發出事故停車信號后，控制逆變快速停車，并檢測電機轉速，如檢測到電機轉速降到額定轉速的3～5%，此時控制制動器上閘，S120變頻器和盤式制動器的配合使用實現了軟停車，有效的減小了對設備的沖擊，延長了設備的使用壽命。

2.3 功率平衡

經過PLC和變頻器的高效通訊，實現了多驅動之間的功率平衡，如皮帶中部的多點驅動，做轉速同步，主電機電流值、轉矩值發給其它從屬電機；對于尾部、中部驅動，所有電機需要做轉速同步，中部位置的多點驅動中主電機的電流、轉矩值要發給中部其他從屬電機。

2.4 經濟效益

S120系列變頻可將全部電能回饋到電網，諧波少，無污染。以選用3*800kW變頻器為例，實際滿負荷工作每小時反饋1600kW電能計算（1600kW*每天工作18小時*每年工作360天），每年可向電網提供無污染電能10368000度。

3 推廣應用

隨著帶式輸送機理論研究的發展及其在散狀物料輸送領域的應用推廣和大力發展，在長距離、大運量運輸系統設計中常常難以回避下運輸送方式，特別是長距離、大運量、較大傾角的下運帶式輸送機，可較大幅度地減少開采區的巷道工程量，降低基建費用和縮短施工周期，發電運行時還可向電網輸電，具有較大的經濟效益，是一種極具發展前途的節能設備心。因此迫切需要對下運帶式輸送機的設計理論和設計方法進行深入研究。選配S120四象限變頻器的設計應用，為復雜工況下的大運量下運皮帶機的設計奠定了一定基礎。

[1]安文東.采區下運皮帶機設計應用[J].山東煤炭科技，2002:59-60.

[2]四象限變頻器技術介紹[J].變頻器世界，2006，10:78-79.

TE08 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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