摘要：高壓變頻器不僅能實(shí)現皮帶機的無(wú)極平滑調速，更可以調高皮帶機運行的經(jīng)濟效益。在遠距離大載量輸送皮帶機項目上，多采用多機驅動(dòng)的方式。對于驅動(dòng)皮帶機這類(lèi)柔性輸送設備的關(guān)鍵是各驅動(dòng)之間的轉矩平衡，本文介紹了希望森蘭SBH系列高壓變頻器在新疆東方希望有色金屬有限公司5×350MW電廠(chǎng)輸煤系統上的應用。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器  皮帶機   長(cháng)距離   協(xié)調  

一、  項目概況

新疆昌吉州吉木薩爾縣五彩灣工業(yè)園區準東經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區為國家級開(kāi)發(fā)區，是國家西部“一帶一路”的能源核心區，是國家“疆電外送”的重要基地，國家最大的煤制天然氣項目示范區。處于該開(kāi)發(fā)區的準東煤田是國家確定的第十四個(gè)能源基地，是新疆五大煤田之一，也是我國發(fā)現的最大的整裝煤田。煤炭資源探測預測儲量3900億噸，占全疆儲量（2.19萬(wàn)億噸）的17.8%。目前，已探明煤炭資源儲量2136億噸。煤炭資源品質(zhì)優(yōu)良，主體為31號不粘煤，具有低灰(6.55%)、低硫(0.37%)、富含油的特點(diǎn)，平均熱值達到6784大卡/公斤，是良好的動(dòng)力和化工、制油用煤。

新疆東方希望有色金屬有限公司是中國大型民營(yíng)企業(yè)東方希望集團的全資子公司，于2010年12月30日在新疆昌吉州準東國家級經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區成立。項目一期年產(chǎn)80萬(wàn)噸電解鋁項目于2011年存開(kāi)工，當年即投產(chǎn)。整個(gè)東方希望工業(yè)園總體規劃240萬(wàn)噸電解鋁，120萬(wàn)噸鋁用陽(yáng)極碳素、裝機容量4200MW發(fā)電機組、130萬(wàn)噸鋁深加工，45萬(wàn)噸工業(yè)硅等項目。全部建成后將形成煤、鋁、電、碳素、工業(yè)硅、鋁深加工等為一體的超大型現代化循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園。新疆希鋁是其中的核心企業(yè)，一期建成5×350MW機組，二期5×350MW已于2015年10月并網(wǎng)1臺機組。新疆東明塑膠有限公司于2012年建成2×100MW，2×135MW機組。目前總發(fā)電裝機容量約2570MW，每小時(shí)燃煤，每天燃煤約30000T。燃煤主要由天池能源2號露天煤礦供給，煤礦距新疆東方希望工業(yè)園直線(xiàn)距離約15km，在皮帶機項目正式投運之前均采用汽車(chē)運輸，每噸運費約15元，每天運費投入近50萬(wàn)，運費占煤炭總成本近1/5。為了控制運費，控制生產(chǎn)成本，東方希望投資2.5億元新建一條25公里長(cháng)距離皮帶機代替原來(lái)汽車(chē)運輸。

二、  皮帶機設備概況

新疆東方希望長(cháng)距離輸煤皮帶機系統主要由天池TC01、BC01，BC02、BC03、BC04這5條長(cháng)距離皮帶組成。其中亞洲單體最長(cháng)的皮帶為BC02，BC01正在建設之中。每條皮帶均由皮帶機、抱閘裝置、減速機、驅動(dòng)電機、皮帶秤、拉線(xiàn)開(kāi)關(guān)、跑偏傳感器、拉進(jìn)裝置、滾筒、托輥、支架等組成。

其中部分主要皮帶設計參數如下：

TC01皮帶長(cháng)2351.8m，寬1.400m，設計運量Q=3000T/H，采用頭二尾一的驅動(dòng)方式。

BC02皮帶長(cháng)10660.5m，寬1.600m，設計運量Q=4000T/H，采用頭三尾二的驅動(dòng)方式，頭部?jì)膳_滾筒采用同軸鋼性硬連接。

BC03皮帶長(cháng)3505.8m，寬1.600m，設計運量Q=4000T/H，采用頭三尾一的驅動(dòng)方式，頭部?jì)膳_采用同軸硬性連接。

BC04皮帶長(cháng)1023m，  寬1.600m，設計運量Q=3000T/H，采用頭部單臺電機驅動(dòng)方式。

東方希望長(cháng)距離皮帶系統圖如下：

三、  系統構成

因為皮帶機整個(gè)輸配電距離接近25km，為滿(mǎn)足輸供配電需要，東方希望新增一路35kV長(cháng)距離大皮帶輸電專(zhuān)用線(xiàn)路。從東明塑膠采用架空明線(xiàn)至各個(gè)轉運站變配電室。具體配置如下：

四、  第三代SBH系列皮帶機主從協(xié)調控制高壓變頻器特點(diǎn)

長(cháng)距離輸送皮帶機多數采用多滾筒驅動(dòng)，多臺電機驅動(dòng)同一滾筒時(shí)，由于滾筒及減速機齒輪等機械設備在制造過(guò)程中存在誤差，且長(cháng)距離皮帶機由于地形、皮帶與滾筒之間的包絡(luò )角不同等原因，皮帶在頭部及尾部拉進(jìn)力度并不完全一致，加上驅動(dòng)滾筒的電機的電氣參數也有一定差異，不可避免的會(huì )出現力矩不同步問(wèn)題。速度快的電機將承受較重負載，速度慢的電機將被拖動(dòng)，在減速時(shí)更容易造成被拖動(dòng)電機處于發(fā)電狀態(tài)，造成設備報過(guò)壓故障而停機。為確保皮帶機系統的運輸能力及安全運行，應保證皮帶機機頭與機尾的各滾筒同步啟停，保證各滾筒之間的功率平衡。

在以往皮帶機應用經(jīng)驗中我們還發(fā)現長(cháng)距離皮帶機運送物料時(shí)，皮帶機受物料重力，易造成上皮帶松弛，造成皮帶機打滑，在物料厚度增加時(shí)，皮帶機打滑現象較為明顯。

為解決以上長(cháng)距離多機驅動(dòng)皮帶機的以上問(wèn)題，森蘭技術(shù)研發(fā)團隊為皮帶機專(zhuān)門(mén)研發(fā)了協(xié)調控制系統。該系統最多可連接8臺變頻器，可任意選定一臺變頻器作為主機，其他變頻器作為從機。協(xié)調柜接受上位機的頻率給定信號，并將該頻率給定信號采用通訊的方式傳送給主機，再將主機的輸出力矩采用通訊的方式通過(guò)協(xié)調柜轉發(fā)至從機，實(shí)現主從變頻器之間的力矩平衡。協(xié)調柜與主從機之間的數據交換采用光纖通訊的方式。

在實(shí)際運行中也可通過(guò)調整從機給定頻率，從而控制從機的輸出力矩。滿(mǎn)足現場(chǎng)各種工況的實(shí)際需要。

采用協(xié)調柜控制的BC02皮帶控制示意圖如下：

實(shí)際運行圖片：

五、  SBH系列皮帶機專(zhuān)用高壓變頻器驅動(dòng)皮帶機的作用

2014年5月，新建東方希望為踐行集團竭盡全力創(chuàng )造企業(yè)的相對優(yōu)勢的價(jià)值理念，啟動(dòng)25km長(cháng)距離皮帶機輸煤項目。本次項目所有設備采購以公開(kāi)招標的形式進(jìn)行，本著(zhù)公平、公正、公開(kāi)的原則，最終選擇希望森蘭科技股份有限公司SBH系列皮帶機專(zhuān)用高壓變頻器產(chǎn)品，共計16套，型號規格分別為：SBH-100-560-T、SBH-100-710-T、SBH-100-1120-T。

設備于2015年8月完成全部安裝就位，并于2015年9月底全面投入生產(chǎn)運行，各項指標滿(mǎn)足設計要求。從實(shí)際使用情況來(lái)看，希望森蘭SBH系列皮帶機專(zhuān)用高壓變頻器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、 啟動(dòng)力矩大，達到150%以上，完全滿(mǎn)足皮帶機滿(mǎn)載啟動(dòng)要求。

2、 實(shí)現軟啟動(dòng)，啟動(dòng)過(guò)程平滑，無(wú)沖擊。

3、 調速范圍寬，可實(shí)現皮帶機的驗帶等功能。

4、 可實(shí)現頻繁啟停，不受啟動(dòng)次數限制。

5、 實(shí)現多機驅動(dòng)皮帶機主機、從機功率平衡，且可根據現場(chǎng)運行工況進(jìn)行調節。

6、 操作簡(jiǎn)單，降低工人勞動(dòng)強度。

六、  總結

皮帶機自從2015年9月調試以來(lái)受到了東方希望以、自貢運機以及希望森蘭科技股份有限公司各級領(lǐng)導的大力支持和關(guān)注。森蘭SBH系列皮帶機專(zhuān)用高壓變頻器具有多種優(yōu)點(diǎn)，完全滿(mǎn)足長(cháng)距離多機驅動(dòng)皮帶機的各種運行工況，解決了長(cháng)距離多機驅動(dòng)轉矩平衡問(wèn)題。到目前為止，已累計運送100萬(wàn)噸燃煤，節約運費近1500萬(wàn)元，產(chǎn)生了很高的經(jīng)濟效益，整條皮帶運行不到兩年即可完全收回投資成本。