皮帶機變頻和軟啟動器方案設計設計

1、皮帶機變頻和軟啟動控制方案某某偉肯實業(yè)某某2009-5-18公司簡介某某偉肯實業(yè)某某現(xiàn)位于某某市嘉定區(qū)南翔環(huán)球經(jīng)濟園，公司于2008年8月斥資在某某市外岡工業(yè)園投資興建了集研發(fā)、制 造、銷售、服務為一體的的新型綜合性產(chǎn)業(yè)基地，配備國內(nèi)先進 的生產(chǎn)與檢測設備，專業(yè)致力于生產(chǎn)防爆變頻器、通用變頻器、 防爆軟啟動器、防爆組合開關、在線式智能節(jié)電軟啟動器、PLC綜合自動化控制系統(tǒng)等。公司始終奉行“技術為先導，以質量為 根本，以誠信為保障，以服務為中心的經(jīng)營宗旨，貫徹“勇于 創(chuàng)新、強化管理、加大研發(fā)投入、提高素質、加強服務的經(jīng)營 方針。公司自創(chuàng)建以來，堅持以人為本、技術領先的企業(yè)理念， 集中了業(yè)內(nèi)一流的

2、智能電氣技術精英，并與國內(nèi)多家科研單位建立了良好的合作關系，使產(chǎn)品一直處于行業(yè)領先水準。同時，公 司汲取國際先進的管理理念，制訂了一套行之有效的管理制度， 貫徹IS09001的質量體系管理認證要求，確保生產(chǎn)、檢驗、服務 等各個環(huán)節(jié)的高品質。經(jīng)過不懈的努力，公司在全國同行中迅速崛起， 產(chǎn)品廣泛 應用于火電、礦山、輸配電設備、建筑等諸多領域，其中防爆變 頻器已取得國家4項技術專利。領先的技術和卓越的品質得到業(yè) 界一致的認可，量身定做的自動控制方案更為用戶提供最完美的 控制與驅動。我們堅持穩(wěn)中求進、持續(xù)開展的企業(yè)使命，改變一切不適 應市場開展趨勢的經(jīng)營觀念與企業(yè)行為，進一步激發(fā)團隊的激情，不斷的超越

3、自我，以誠信和智慧為用戶提供更優(yōu)質、更先進的產(chǎn)品和更與時、更滿意的服務！亠、礦用皮帶機啟動應用情況皮帶機是現(xiàn)代化煤礦高產(chǎn)高效的主要運輸設備，皮帶機的拖動技術形式多樣，直接啟動、調(diào)速型液力偶合器、軟啟動、交流變頻 拖動等多種形式。煤礦井下皮帶機目前雙電機比擬多，拖動技術的要求越來越高， 根本要求是：1控制簡單，啟動平穩(wěn)可靠，啟動轉距大，調(diào)速性能好；2節(jié)能;3工作安全可靠，維護量??；4價格適中。采用無速度傳感器矢量控制的防爆變頻器能夠滿足用戶多種控制要求，將是井下皮帶機拖動的開展方向。1、多種拖動方式技術比擬1直接起動：起動轉矩大，但力的傳導不均，尾部反響慢， 在刮板底部有堆積現(xiàn)象，并會有斷鏈的情

4、況發(fā)生；啟動時電網(wǎng)電 壓波動大，對上一級變壓器要求較高， 啟動時對電網(wǎng)電壓影響比 擬大，這種情況下，設備的故障率是最高的。直接啟動時由于轉 矩變化太大，直接影響設備的機械壽命。2偶合器起動：液力偶合器是通過控制工作腔內(nèi)工作油液的動量矩變化，來傳遞電動機能量并改變輸出轉速的，電動機通過液力偶合器的輸入軸拖動其主動工作輪，對工作油進展加速， 被加速的工作油再帶動液力偶合器的從動工作渦輪，把能量傳遞到輸出軸和負載，這樣，可以通過控制工作腔內(nèi)參與能量傳遞的 工作油多少來控制輸出軸的力矩，達到控制負載的轉速的目地。 因此液力偶合器也可以實現(xiàn)負載轉速無級調(diào)節(jié)。液力偶合器不能直接改善起動性能，起動電流達到額

5、定電流的5-7 倍，即使是繞線型轉子，采取轉子串電阻方法需改善起動性能，需增加起動裝置，但起動電流仍將是額定電流的 2倍以上。起動對電動機 和電網(wǎng)的沖擊相當大，對電動機來說，造成轉子鼠籠斷條和定子 繞組開焊，據(jù)統(tǒng)計，約15%的電動機故障由直接起動引起。對于 電網(wǎng)來說，直接起動造成電網(wǎng)電壓短時下降， 干擾其它設備運行。 液力偶合器機械結構和管路系統(tǒng)復雜，要長期可靠運行，系統(tǒng)維護工作量增大，如果出現(xiàn)故障，無法直接定速運行，必須停機檢 修。液力偶合器低速運行時功率因素低于電動機額定功率因素， 如果在70%以下轉速時，功率因素將低于 0.7。采用液力偶合器 如果需要提高功率因素，如此需另加功率因素補償

6、裝置。 變頻器 和液力耦合器的效率比擬見圖 1曲線。但是液力耦合器的初期投 資本錢比擬低。3采用防爆軟起動：軟啟動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào) 壓器，將其接入電源和電動機定子之間。 這種電路如三相全控橋 式整流電路，主電路圖見圖 2。使用軟啟動器啟動電動機時，晶 閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通， 電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，防止啟動過流跳閘。待電機達到額定轉數(shù)時，啟動過程完 畢，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓， 以降低晶閘管的熱損耗， 延長軟啟 動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)防止

7、了諧波污染。 軟啟動器同時還提供軟停車功能， 軟停車與軟啟動過程相反， 電 壓逐漸降低，轉數(shù)逐漸下降到零，防止自由停車引起的轉矩沖擊。 多種起動方式可以選擇，根據(jù)不同的應用，選擇不同的起動方式：電壓軟啟動方式、限流啟動模式、轉矩啟動模式和功率啟動模式。多種控制保護：缺相保護、短路保護、過載保護、逆序保護、 過壓保護、欠壓保護、接地保護等。能全時連續(xù)檢測電機電流， 提供電機可靠和完整保護，這種保護功能在啟動完畢旁路后仍能 起作用，這是其它軟啟動器都不具備的。皮帶機起動平穩(wěn)，起動 轉矩降低，減少沖擊，延長電機、皮帶、機械系統(tǒng)的使用壽命。軟啟動和液力耦合器一樣不能提高電機的工作效率，致使整個電4采用

8、防爆變頻器：我公司開發(fā)的防爆兼本安變頻器通過高 效能熱管或其他高效能散熱技術，其極低熱阻的高效散熱性能， 使高壓IGBT的散熱得到解決，正在使用的變頻器功率已經(jīng)達到 400KW/1140V針對煤礦井下的特殊環(huán)境，防爆變頻器除了在箱 體結構方面采取了相應的防潮、防滴水措施外，在主回路方面盡量加大爬電距離與電氣間隙， 在控制回路方面，采用了 PLC進展 控制，可以將復雜的檢測控制集中到一臺設備上。防爆變頻調(diào)速裝置米用進口無速度傳感器的矢量控制方式。無速度傳感器的矢量控制的根本控制思想是根據(jù)輸入的電動機的參數(shù)，按照一定的關系分別對作為根本控制量的勵磁電流或者磁通和轉矩電流進展檢測，并通過控制電動機定

9、子繞組電壓的頻率使勵磁電流或者磁通和轉距電流的指令值、檢測值達到一致，并輸出轉 矩，從而實現(xiàn)矢量控制。米用無速度傳感器矢量控制方式的變頻 器不僅可在調(diào)速X圍上與直流調(diào)速系統(tǒng)相匹配，而且可以控制異 步電動機產(chǎn)生的轉矩，以保證在低頻0.5Hz運行時額定轉矩 的輸出可達到1.5倍。土 15%!壓波動設計也可以加大到土 25% 特殊定做，能承受瞬間 250%中擊電流，并可以設置最大限流 值，低頻轉距大，適應中國電網(wǎng)和工況；電流沖擊抑制能力強， 負載大X圍波動時，能安全穩(wěn)定運行；完善的保護：過流、過壓、 過載、輸入輸出缺相、短路、過熱、接地保護等；變頻器應用在 皮帶機上時可以提高系統(tǒng)的工作效率和工率因數(shù)

10、，可以在很寬的轉速X圍內(nèi)保持高功率因素運行例如 20%以上轉速時功率因素 大于0.95%。采用變頻調(diào)速時，如電動機保持額定轉矩起動，電網(wǎng)輸入起動電流小于電動機額定電流的10%對于風機泵類負載，其起動電流更小。而且起動的全過程可控，起動點和爬坡時 間可設置。并且在皮帶機不滿載的時候可以降速運行，還可以達到節(jié)能的目的。如果在運行時速度降低10%電機功率為132KW 年運行300天，使用變頻器可以節(jié)能 132KW*10%*30（天*24小時 /天*0.5元/度=47520元/年。并且使用變頻器直接減少設備的故 障率和設備的維護費用。增加設備的單產(chǎn)，間接效益也比擬可觀。 缺點為使用變頻器的投資成高于其

11、它起動方式的設備投資。2、綜合本錢的比擬1電動機+減速器直接起動初期投入費用最少，但維護費用大。2電動機+液力偶合器+減速器，初期投入不太高，維護費用 較大。另外因設備處于回風巷內(nèi)道，液力偶合器維護不好常常漏油，有很大的安全隱患。3軟起動電動機+減速器，初期投入費用居中，維護費用相比 前兩種要少，能滿足使用要求。4變頻器+電動機+減速器，初期投入費用最高，但維護費用相比最少，年運行停機時間最少。二、皮帶機控制方案針對本次皮帶機的使用，我們做出兩種方案1、軟啟動器控制方案。我公司生產(chǎn)的防爆軟啟動器采全進口軟啟動器，功能齊全，保護可靠。并在其根底上開發(fā)了多種控制方式。 通過控制板上的拔碼可以選擇控

12、制方式。1拔碼開關控制方式與位置關系1控制方式SK1SK2SK3SK4SK5本地控制本控近控單控遠程控制本控遠控單控兩地控制本控o J遠近控PLC或主從程控OO直接啟動直啟空白處軟啟動軟啟動軟啟動圖3:軟起動器控制方式本地控制為在本機上進展單獨的操作，如圖2所示有相關的指示和故障輸出，在現(xiàn)場作為顯示和報警。遠程控制為在設備現(xiàn)場安 裝控制按鈕進展控制，在本機上可以停止設備的運行，但不能啟 動。兩地控制為在設備現(xiàn)場和本機上都可以進展起動和停止的操 作。PLC和主從控制為通過上位 PLC對設備進展控制，可以進展 啟動和停止的操作，并有故障信號上傳到上位機， 方便了解設備 的運行狀態(tài)。也可以作為主從機

13、進展控制， 在皮帶機上使用更為 方便，將一臺設備定為主機，將本設備的14和15號端子（圖2中所示）接入從設備的6和7端子，將從機的16和17接入主機 的6和7。如此，按下主機的啟動時，從機也同時啟動，方便同 一皮帶機上兩個電機的同時拖動，保證設備啟動的同步性。 在主 機出現(xiàn)故障時從機同時停止運行， 在從機出現(xiàn)故障時主機可停止 運行。軟啟動器為中文顯示界面，方便參數(shù)調(diào)節(jié)和故障判斷。并 有多種起動模式：電壓斜坡、電流斜坡、轉矩斜坡和功率斜坡控 制。并在設備重載的情況下，可以參加突跳電流增加啟動轉矩， 使設備能夠平穩(wěn)、快速、可靠的啟動。以下為軟啟動器幾種起動 方式的起動曲線，從圖上可以看出，采用軟起

14、動器與直接起動的 差異。Uj1/I11.0nG廣 圖4:電壓斜坡啟動0ScT圖5:電流斜坡啟動M (t)0T圖6:突跳加轉矩斜坡啟動本公司軟啟動器最小電流規(guī)格為 200A電壓為660V和1140V兩 種，根據(jù)客戶實際使用要求配置，現(xiàn)場使用電機功率如果較小， 可以將控制器的電機額定電流值設定為電機的實際電流，保護器就可以安全保護電機的運轉。2、變頻器控制方案我公司生產(chǎn)的防爆變頻器采用進口變頻器，并在變頻器內(nèi)部增加了工頻回路（客戶可選）。變頻器可以工頻和變頻轉換運行， 在工頻回路中設有電動機保護器， 在工頻運行時同樣可以對電機 的運行進展保護。在防爆變頻內(nèi)裝有 PLC可以對復雜的設備進 展控制，并在變頻器出現(xiàn)故障時可以通過 PLC自動切換到工頻運 行，減少設備的停機時間。兩臺變頻器也可以設定為一主一從控 制，使皮帶機上的兩臺電機同時平穩(wěn)的啟動運轉。也可以設定為一臺主用，一臺備用，在主用變頻裝置出現(xiàn)故障時，可以自動切換到備用的變頻器運行。 這些都是為了減少設