多電機拖動的礦用帶式輸送機變頻電控系統

李朝陽

【摘 要】礦用帶式輸送機承擔礦山的運輸任務，是礦山生產的重要機電設備。對于大型礦用帶式輸送機，因為運輸量大、運輸距離長等情況，僅靠單機拖動無法滿足傳動要求，采用多電機拖動的能更好的滿足生產要求。本文采用多電機變頻拖動，設計了礦用帶式輸送機的變頻電控系統，從電控系統結構及多機拖動控制原理上進行詳細分析。

【關鍵詞】多電機拖動；礦用帶式輸送機；變頻電控；轉矩控制；功率平衡

中圖分類號： TD634.1 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）16-0066-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.028

【Abstract】mining belt conveyor is an important electromechanical equipment for mine production， which undertakes the transportation task of the mine. For large mine belt conveyor， because traffic， long transport distance， etc.， cannot meet the requirements of transmission by only single drag， adopt more motor can better satisfy production requirements. In this paper， the variable frequency electric control system of mining belt conveyor is designed by using variable frequency drive of multiple motors.

【Key words】Multi-motor drag； Mining belt conveyor； Variable frequency electronic control； Torque control； Power balance

0 前言

礦用帶式輸送機承擔礦山的運輸任務，是礦山生產的重要機電設備。對于大型礦用帶式輸送機，其特點是運輸量大、運輸距離長，如果采用單機拖動則無法滿足系統的傳動要求，一般是采用多電機拖動。對于傳統的皮帶電機驅動有采用工頻電機拖動或液力耦合器拖動等方法，其運行效率及控制性能低下，無法很好的滿足多電機拖動中要求的功率平衡問題。如何解決多電機拖動系統的可控性及提高整體拖動效率問題是需要認真研究的[1-3]。

隨著工業生產規模的日益擴大和科學技術的發展，電機拖動技術也得到了長足發展，利用新型電力電子器件的變頻拖動技術有了廣泛的應用[4-5]。本文應用了多電機變頻拖動技術設計了礦用帶式輸送機的電控系統。

1 多電機拖動的礦用帶式輸送機

礦用帶式輸送機由四臺電動機拖動，共有兩臺滾筒，其中每兩臺電動機拖動一臺滾筒。

礦用帶式輸送機具體參數如下：

①電機：660V，560kW；

②驅動滾筒：φ1000*2000mm；

③膠帶ST/S1250，上膠厚6mm，下膠厚6mm；

④帶寬1.8m；

⑤帶速3.5m/s；

⑥L=850m，傾角16°。

礦用帶式輸送機采用的四臺電機驅動，選用的電機參數一致，由相同的變頻器驅動，利用功率平衡控制策略，可保證多臺電機的速度基本同步、輸出轉矩相同，從而實現長距離礦用帶式輸送機的高性能調速驅動，無論在負載變化及運行速度變化時，都可以實現帶式輸送機的軟起動、軟停車及平穩運行。

2 變頻電控系統設計

四臺電機分別由四臺變頻器驅動，設計的主回路結構如圖1所示。

某礦山的礦用帶式輸送機雙回路電源進線引自礦井35KV變電站內10kV不同母線段，確保了供電可靠性。中壓系統用于對整個主皮帶的動力供電和低壓供電。中壓開關柜采用KYN28A系列金屬鎧裝移開式金屬封閉開關設備，由2路進線、1路PT、3路饋出，共計6面柜組成。

中壓開關柜中饋出1變壓器饋電柜和饋出2變壓器饋電柜用于變頻器供電，兩臺主變壓器組別形式采用Dd0和Dy11，形成12脈波整流，減少對電網的諧波污染。每臺主變壓器給兩臺變頻器供電，變頻器增設進線刀熔開關和輸出電抗器。饋出3變壓器饋電柜用于礦用帶式輸送機電控系統的輔助電源供電。

數字控制系統采用西門子PLC，與變頻器組建Profibus-DP工業通訊網絡，PLC采集司機操作臺控制信號與外部輔助設備的啟?？刂?，并發送變頻器控制信號。變頻器控制信號包括啟動停止命令和輸送機運行速度給定，四臺變頻器采用主從控制，形成一主三從的控制網絡，由主站變頻器接收運行速度給定，并通過主站變頻控制器做速度閉環控制，速度閉環輸出的轉矩給定用于四臺變頻器的轉矩控制。

3 多電機拖動速度同步及功率平衡控制

多電動機無論在負載變化及運行速度變化時保持一致是帶式輸送機穩定運行的保證。如果電機在運行中出現出力不均和速度不一致，會導致電機出現電流波動及互拖的現象，或是電機承擔負荷不均，導致長時間運行時造成電機過載損壞，從而使系統不能安全可靠運行。從而如何讓電機的轉速和出力一致，是控制系統需要實現的。圖2為基于多電動機拖動的“轉速同步和功率平衡”控制框圖。

其中：M1為主電動機，M2、M3、M4為從電動機。在系統中主機做轉速控制，3臺從機跟隨跟隨主機轉矩給定做轉矩控制。轉速給定信號由主變頻器接收，由主變頻器的轉速調節器（ASR）產生基本轉矩給定，同時利用給定轉速信號與M1實際轉速進行比較，通過轉速調節器（ASR）產生基本給定電流信號控制轉矩輸出，由每臺變頻器中的轉矩調節器（ATL）做轉矩閉環控制，保證每臺電機輸出的功率平衡。

4 結語

本文介紹了多電機變頻拖動，設計了礦用帶式輸送機的變頻電控系統，從電控系統結構及多機拖動控制原理上進行詳細分析。

實際系統已在多個現場投入使用，能夠較好的完成生產目的，實現了多電機拖動的速度同步和功率平衡控制，在負載變化及運行速度變化時系統均能穩定運行。

【參考文獻】

[1]朱立平，蔣衛良.適用于我國煤礦帶式輸送機典型機型的研究[J].煤炭學報，2010（11）：1916-1920.

[2]郭慶鼎，唐光譜，唐元鋼，等.基于自適應控制的雙電動機同步傳動控制技術的研究[J].機械工程學報，2002（2）：79-81.

[3]阮毅，陳伯時.電力拖動自動控制系統[M].北京：機械工業出版社，2009.

[4]李娜.帶柔性連接負載的交流伺服系統控制技術研究[C].東南大學研究院，2015（4）：37-47.

[5]簡海峰，王應麗，周煒等.礦山設備中雙電動機變頻同步傳動及負荷均衡問題探討與研究[J].礦山機械，2014（2）：104-108.