1 下行皮帶機及其運行原理

　　1.1皮帶機的組成

　　皮(pi)帶(dai)(dai)輸送(song)(song)機(ji)主要由(you)輸送(song)(song)帶(dai)(dai)、支承托輥、驅(qu)動裝置(zhi)(zhi)、制動裝置(zhi)(zhi)、張緊裝置(zhi)(zhi)、改向裝置(zhi)(zhi)等部分組成(圖1)。

圖 1 皮帶機結(jie)構示意圖

　　1.2皮帶機工作原理

　　皮(pi)帶(dai)(dai)(dai)(dai)機的工(gong)作(zuo)原理(li)是皮(pi)帶(dai)(dai)(dai)(dai)機通(tong)過驅動(dong)輪轂，靠摩(mo)擦(ca)牽引皮(pi)帶(dai)(dai)(dai)(dai)運動(dong)，皮(pi)帶(dai)(dai)(dai)(dai)通(tong)過張力變形和(he)(he)摩(mo)擦(ca)力帶(dai)(dai)(dai)(dai)動(dong)物體在支撐輥輪上(shang)運動(dong)。皮(pi)帶(dai)(dai)(dai)(dai)是彈性儲能(neng)材料，在皮(pi)帶(dai)(dai)(dai)(dai)機運行和(he)(he)停(ting)(ting)止時都儲藏(zang)著(zhu)大量(liang)的勢(shi)能(neng)，這(zhe)就決定了皮(pi)帶(dai)(dai)(dai)(dai)機在啟(qi)動(dong)和(he)(he)停(ting)(ting)車時應(ying)該采(cai)用軟啟(qi)動(dong)和(he)(he)軟停(ting)(ting)車的方(fang)式。

　　1.3 發電動機四象限工作運行分析

　　電機運行在第一、三象限時為電動態，其定子中的旋轉磁場、電機的輸出電磁轉矩與轉子的轉向同向，電機輸出的電磁轉矩是轉子的驅動力矩，此時電機從電網吸收的電能大部分有電磁轉矩作用到轉子上以機械能形式輸出。當電機運行在第二、四象限時為再生態，由于轉子切割磁力線的方向發生了改變，故電機作用到轉子上的帶電磁轉矩方向也發生改變，成為轉子的制動阻力力矩;此時電機轉子被負載的合成力矩拖著以超過同步轉速的速度轉動，負載作用在皮帶機的驅動輪轂上的機械能有電機反饋回電網。變頻器驅(qu)動三相(xiang)異(yi)步電機工作在四個象(xiang)限(xian)的示意圖(tu)如2所(suo)示。

圖(tu) 2 電機工作在四個象限的示意圖(tu)

　　2 大連港某碼頭介紹以及下行皮帶機參數

　　2.1大連港某碼頭介紹

　　大(da)連(lian)港(gang)是中國(guo)東北地區承接(jie)(jie)進口礦(kuang)石的主要港(gang)口。位于大(da)孤(gu)山(shan)半(ban)島的大(da)連(lian)港(gang)某(mou)碼頭公司擁有(you)國(guo)內(nei)最大(da)、最先(xian)進的30萬(wan)噸(dun)級(ji)礦(kuang)石專用卸船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)泊(bo)位，吃水-23米(mi)，可靠泊(bo)目前(qian)世界上所有(you)適航的散(san)礦(kuang)運輸船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)舶。其轉水碼頭前(qian)沿水深(shen)-18.6米(mi)，接(jie)(jie)卸船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)型卸船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)為2萬(wan)噸(dun)級(ji)并具備15萬(wan)噸(dun)級(ji)船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)舶清倉作業能力，裝船(chuan)(chuan)(chuan)(chuan)為1~7萬(wan)噸(dun)級(ji)。

　　2.2下行皮帶機參數，見表1

表 1 下行皮帶機參(can)數表

　　3 下行皮帶機變頻器方案

　　3.1負載電機參數與變頻器選型

　　現場皮帶機(ji)(ji)電機(ji)(ji)參數(shu)設置如(ru)表2所示(shi)。變頻器選型參數(shu)設置如(ru)表3所示(shi)。

表 2 皮帶(dai)機電機參(can)數(shu)

　　表(biao) 3 變(bian)頻器選型

　　3.2變頻器主回路方案

　　主回(hui)路(lu)主要由(you)用戶開關QF、變頻器輸入主斷(duan)路(lu)器QF1、緩(huan)沖接觸器K M4、主回(hui)路(lu)接觸器K M1、LCL濾波器、整流(liu)單元、逆變單元以及輸出電抗器幾部分組成　(圖3)。

圖(tu) 3 系統主回(hui)路(lu)原理圖(tu)

　　3.3啟動和停車波形

　　皮帶(dai)機空載啟(qi)動，從輸出轉矩(ju)曲線判(pan)斷，皮帶(dai)機停止時(shi)由于(yu)皮帶(dai)機存在慣性，電機處于(yu)臨(lin)界發電狀態(圖4)。

圖 4 啟動時監測波形

　　停機(ji)時增加了直(zhi)流(liu)制(zhi)動，停機(ji)采用安全停機(ji)SS1指令，在1 0 0 %轉矩制(zhi)動后(hou)，逆變(bian)輸出(chu)持續1 0 s轉矩保(bao)持。在100% 流(liu)量4000t/h時停機(ji)穩定，不存在下溜(liu)情(qing)況(圖(tu)5)。

　　圖 5 增加直流制動皮帶(dai)停(ting)止時監測波(bo)形

　　4 運行數據以及效益分析

　　4.1數據分析

　　由現場皮帶機運行數據不難看出，基本處于1000t/h 流量時，電機就處于發電狀態，發電功率隨著負載增加而增加。　　

表 4 試驗運行數據

　　4.2效益分析

　　根據目前運行(xing)(xing)狀態，大(da)連港某碼頭某堆場下(xia)行(xing)(xing)號皮帶機年運行(xing)(xing)300天，12小時工作制。滿載(zai)80%，半載(zai)20% 工作時間，可以產生的(de)直接(jie)效益為：

　　300x12x80%x100x1+300x12x20%x35x1=31.32萬元

　　(電費按(an)照(zhao)1元/kW.h)

　　注：以上計算以實際工況為準，僅供參(can)考。

　　采用(yong)變頻(pin)器驅動皮帶機帶來(lai)的(de)間接效益包括：

　　? 變(bian)頻器軟啟(qi)動可以降低機(ji)械沖擊：

　　過大的沖擊轉矩往往造成電(dian)動(dong)機轉子籠(long)條、端環斷裂(lie)和定(ding)子端部(bu)繞組絕緣(yuan)磨損，導致擊穿(chuan)燒機;轉軸扭曲;軸節、傳(chuan)動(dong)齒輪損傷等;

　　? 變頻器軟啟動可以降低電網沖擊：

　　過大(da)的(de)起(qi)動電(dian)流(liu)(空載(zai)起(qi)動電(dian)流(liu)可達額定電(dian)流(liu)的(de)4~7 倍，帶載(zai)起(qi)動時可達8~10倍或更大(da))，會造成電(dian)網電(dian)壓下降(jiang)，影(ying)(ying)響其(qi)他用電(dian)設備(bei)的(de)正常運行，還可能(neng)使(shi)欠(qian)壓保護動作，造成設備(bei)的(de)有(you)害跳閘(zha)。同時，過大(da)的(de)起(qi)動電(dian)流(liu)會使(shi)電(dian)機繞組發(fa)熱，從而加(jia)速(su)絕緣老(lao)化，影(ying)(ying)響電(dian)機壽命;

　　? 變頻(pin)器軟停止可以降低對(dui)生(sheng)產設(she)備造成沖擊：

　　起動(dong)過(guo)程中的受力突(tu)變(bian)往往造(zao)成生產設備(bei)(皮(pi)帶(dai))縮短使用(yong)壽命，影(ying)響傳(chuan)動(dong)精度，甚至影(ying)響正常的過(guo)程控(kong)制(zhi)。

　　5 結束語

　　大連港某(mou)碼頭某(mou)堆場(chang)下行(xing)皮(pi)帶(dai)(dai)機(ji)采用英(ying)威騰GD800-26系列四象(xiang)限變頻器后，既(ji)保證(zheng)了皮(pi)帶(dai)(dai)機(ji)運行(xing)穩定，又將下行(xing)皮(pi)帶(dai)(dai)機(ji)這種特殊負(fu)載產(chan)生的(de)(de)(de)能量(liang)反饋(kui)回(hui)了電網，同時也(ye)解決了皮(pi)帶(dai)(dai)機(ji)運行(xing)中的(de)(de)(de)軟(ruan)啟動(dong)、軟(ruan)停止問題(ti)。由現場(chang)的(de)(de)(de)應用表明，利(li)用先進的(de)(de)(de)英(ying)威騰GD800-26四象(xiang)限變頻器， 能夠(gou)可(ke)靠、高(gao)效(xiao)(xiao)、穩定地拖(tuo)動(dong)下行(xing)皮(pi)帶(dai)(dai)機(ji)，可(ke)大大提高(gao)皮(pi)帶(dai)(dai)機(ji)控制的(de)(de)(de)自動(dong)化程度，降(jiang)低(di)現場(chang)的(de)(de)(de)維護工作量(liang)，給港口、碼頭等企業帶(dai)(dai)來可(ke)觀的(de)(de)(de)經濟(ji)效(xiao)(xiao)益，值得推廣