皮带机变频和软启动器方案设计设计

1、皮带机变频和软启动控制方案某某伟肯实业某某2009-5-18公司简介某某伟肯实业某某现位于某某市嘉定区南翔环球经济园，公司于2008年8月斥资在某某市外冈工业园投资兴建了集研发、制 造、销售、服务为一体的的新型综合性产业基地，配备国内先进 的生产与检测设备，专业致力于生产防爆变频器、通用变频器、 防爆软启动器、防爆组合开关、在线式智能节电软启动器、PLC综合自动化控制系统等。公司始终奉行“技术为先导，以质量为 根本，以诚信为保障，以服务为中心的经营宗旨，贯彻“勇于 创新、强化管理、加大研发投入、提高素质、加强服务的经营 方针。公司自创建以来，坚持以人为本、技术领先的企业理念， 集中了业内一流的

2、智能电气技术精英，并与国内多家科研单位建立了良好的合作关系，使产品一直处于行业领先水准。同时，公 司汲取国际先进的管理理念，制订了一套行之有效的管理制度， 贯彻IS09001的质量体系管理认证要求，确保生产、检验、服务 等各个环节的高品质。经过不懈的努力，公司在全国同行中迅速崛起， 产品广泛 应用于火电、矿山、输配电设备、建筑等诸多领域，其中防爆变 频器已取得国家4项技术专利。领先的技术和卓越的品质得到业 界一致的认可，量身定做的自动控制方案更为用户提供最完美的 控制与驱动。我们坚持稳中求进、持续开展的企业使命，改变一切不适 应市场开展趋势的经营观念与企业行为，进一步激发团队的激情，不断的超越

3、自我，以诚信和智慧为用户提供更优质、更先进的产品和更与时、更满意的服务！亠、矿用皮带机启动应用情况皮带机是现代化煤矿高产高效的主要运输设备，皮带机的拖动技术形式多样，直接启动、调速型液力偶合器、软启动、交流变频 拖动等多种形式。煤矿井下皮带机目前双电机比拟多，拖动技术的要求越来越高， 根本要求是：1控制简单，启动平稳可靠，启动转距大，调速性能好；2节能;3工作安全可靠，维护量小；4价格适中。采用无速度传感器矢量控制的防爆变频器能够满足用户多种控制要求，将是井下皮带机拖动的开展方向。1、多种拖动方式技术比拟1直接起动：起动转矩大，但力的传导不均，尾部反响慢， 在刮板底部有堆积现象，并会有断链的情

4、况发生；启动时电网电 压波动大，对上一级变压器要求较高， 启动时对电网电压影响比 拟大，这种情况下，设备的故障率是最高的。直接启动时由于转 矩变化太大，直接影响设备的机械寿命。2偶合器起动：液力偶合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化，来传递电动机能量并改变输出转速的，电动机通过液力偶合器的输入轴拖动其主动工作轮，对工作油进展加速， 被加速的工作油再带动液力偶合器的从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载，这样，可以通过控制工作腔内参与能量传递的 工作油多少来控制输出轴的力矩，达到控制负载的转速的目地。 因此液力偶合器也可以实现负载转速无级调节。液力偶合器不能直接改善起动性能，起动电流达到额

5、定电流的5-7 倍，即使是绕线型转子，采取转子串电阻方法需改善起动性能，需增加起动装置，但起动电流仍将是额定电流的 2倍以上。起动对电动机 和电网的冲击相当大，对电动机来说，造成转子鼠笼断条和定子 绕组开焊，据统计，约15%的电动机故障由直接起动引起。对于 电网来说，直接起动造成电网电压短时下降， 干扰其它设备运行。 液力偶合器机械结构和管路系统复杂，要长期可靠运行，系统维护工作量增大，如果出现故障，无法直接定速运行，必须停机检 修。液力偶合器低速运行时功率因素低于电动机额定功率因素， 如果在70%以下转速时，功率因素将低于 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补偿

6、装置。 变频器 和液力耦合器的效率比拟见图 1曲线。但是液力耦合器的初期投 资本钱比拟低。3采用防爆软起动：软启动器采用三相反并联晶闸管作为调 压器，将其接入电源和电动机定子之间。 这种电路如三相全控桥 式整流电路，主电路图见图 2。使用软启动器启动电动机时，晶 闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通， 电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，防止启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程完 毕，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压， 以降低晶闸管的热损耗， 延长软启 动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网防止

7、了谐波污染。 软启动器同时还提供软停车功能， 软停车与软启动过程相反， 电 压逐渐降低，转数逐渐下降到零，防止自由停车引起的转矩冲击。 多种起动方式可以选择，根据不同的应用，选择不同的起动方式：电压软启动方式、限流启动模式、转矩启动模式和功率启动模式。多种控制保护：缺相保护、短路保护、过载保护、逆序保护、 过压保护、欠压保护、接地保护等。能全时连续检测电机电流， 提供电机可靠和完整保护，这种保护功能在启动完毕旁路后仍能 起作用，这是其它软启动器都不具备的。皮带机起动平稳，起动 转矩降低，减少冲击，延长电机、皮带、机械系统的使用寿命。软启动和液力耦合器一样不能提高电机的工作效率，致使整个电4采用

8、防爆变频器：我公司开发的防爆兼本安变频器通过高 效能热管或其他高效能散热技术，其极低热阻的高效散热性能， 使高压IGBT的散热得到解决，正在使用的变频器功率已经达到 400KW/1140V针对煤矿井下的特殊环境，防爆变频器除了在箱 体结构方面采取了相应的防潮、防滴水措施外，在主回路方面尽量加大爬电距离与电气间隙， 在控制回路方面，采用了 PLC进展 控制，可以将复杂的检测控制集中到一台设备上。防爆变频调速装置米用进口无速度传感器的矢量控制方式。无速度传感器的矢量控制的根本控制思想是根据输入的电动机的参数，按照一定的关系分别对作为根本控制量的励磁电流或者磁通和转矩电流进展检测，并通过控制电动机定

9、子绕组电压的频率使励磁电流或者磁通和转距电流的指令值、检测值达到一致，并输出转 矩，从而实现矢量控制。米用无速度传感器矢量控制方式的变频 器不仅可在调速X围上与直流调速系统相匹配，而且可以控制异 步电动机产生的转矩，以保证在低频0.5Hz运行时额定转矩 的输出可达到1.5倍。土 15%!压波动设计也可以加大到土 25% 特殊定做，能承受瞬间 250%中击电流，并可以设置最大限流 值，低频转距大，适应中国电网和工况；电流冲击抑制能力强， 负载大X围波动时，能安全稳定运行；完善的保护：过流、过压、 过载、输入输出缺相、短路、过热、接地保护等；变频器应用在 皮带机上时可以提高系统的工作效率和工率因数

10、，可以在很宽的转速X围内保持高功率因素运行例如 20%以上转速时功率因素 大于0.95%。采用变频调速时，如电动机保持额定转矩起动，电网输入起动电流小于电动机额定电流的10%对于风机泵类负载，其起动电流更小。而且起动的全过程可控，起动点和爬坡时 间可设置。并且在皮带机不满载的时候可以降速运行，还可以达到节能的目的。如果在运行时速度降低10%电机功率为132KW 年运行300天，使用变频器可以节能 132KW*10%*30（天*24小时 /天*0.5元/度=47520元/年。并且使用变频器直接减少设备的故 障率和设备的维护费用。增加设备的单产，间接效益也比拟可观。 缺点为使用变频器的投资成高于其

11、它起动方式的设备投资。2、综合本钱的比拟1电动机+减速器直接起动初期投入费用最少，但维护费用大。2电动机+液力偶合器+减速器，初期投入不太高，维护费用 较大。另外因设备处于回风巷内道，液力偶合器维护不好常常漏油，有很大的安全隐患。3软起动电动机+减速器，初期投入费用居中，维护费用相比 前两种要少，能满足使用要求。4变频器+电动机+减速器，初期投入费用最高，但维护费用相比最少，年运行停机时间最少。二、皮带机控制方案针对本次皮带机的使用，我们做出两种方案1、软启动器控制方案。我公司生产的防爆软启动器采全进口软启动器，功能齐全，保护可靠。并在其根底上开发了多种控制方式。 通过控制板上的拔码可以选择控

12、制方式。1拔码开关控制方式与位置关系1控制方式SK1SK2SK3SK4SK5本地控制本控近控单控远程控制本控远控单控两地控制本控o J远近控PLC或主从程控OO直接启动直启空白处软启动软启动软启动图3:软起动器控制方式本地控制为在本机上进展单独的操作，如图2所示有相关的指示和故障输出，在现场作为显示和报警。远程控制为在设备现场安 装控制按钮进展控制，在本机上可以停止设备的运行，但不能启 动。两地控制为在设备现场和本机上都可以进展起动和停止的操 作。PLC和主从控制为通过上位 PLC对设备进展控制，可以进展 启动和停止的操作，并有故障信号上传到上位机， 方便了解设备 的运行状态。也可以作为主从机

13、进展控制， 在皮带机上使用更为 方便，将一台设备定为主机，将本设备的14和15号端子（图2中所示）接入从设备的6和7端子，将从机的16和17接入主机 的6和7。如此，按下主机的启动时，从机也同时启动，方便同 一皮带机上两个电机的同时拖动，保证设备启动的同步性。 在主 机出现故障时从机同时停止运行， 在从机出现故障时主机可停止 运行。软启动器为中文显示界面，方便参数调节和故障判断。并 有多种起动模式：电压斜坡、电流斜坡、转矩斜坡和功率斜坡控 制。并在设备重载的情况下，可以参加突跳电流增加启动转矩， 使设备能够平稳、快速、可靠的启动。以下为软启动器几种起动 方式的起动曲线，从图上可以看出，采用软起

14、动器与直接起动的 差异。Uj1/I11.0nG广 图4:电压斜坡启动0ScT图5:电流斜坡启动M (t)0T图6:突跳加转矩斜坡启动本公司软启动器最小电流规格为 200A电压为660V和1140V两 种，根据客户实际使用要求配置，现场使用电机功率如果较小， 可以将控制器的电机额定电流值设定为电机的实际电流，保护器就可以安全保护电机的运转。2、变频器控制方案我公司生产的防爆变频器采用进口变频器，并在变频器内部增加了工频回路（客户可选）。变频器可以工频和变频转换运行， 在工频回路中设有电动机保护器， 在工频运行时同样可以对电机 的运行进展保护。在防爆变频内装有 PLC可以对复杂的设备进 展控制，并在变频器出现故障时可以通过 PLC自动切换到工频运 行，减少设备的停机时间。两台变频器也可以设定为一主一从控 制，使皮带机上的两台电机同时平稳的启动运转。也可以设定为一台主用，一台备用，在主用变频装置出现故障时，可以自动切换到备用的变频器运行。 这些都是为了减少设