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1 隔爆變頻器技術簡介

    經過不斷的研究與實驗，由唐山開城電器公司生產的ZJT-30隔爆兼本安智能變頻調整裝置通過引進國外高效能熱管散熱技術，其極低熱阻的高效散熱性能，優(yōu)越的雙面散熱形式使主要散熱得到解決，最大散熱能力達到650KW/1140V變頻器的散熱需要。
    
    針對煤礦井下的特殊環(huán)境，隔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，所有的控制板均采取了特殊防潮措施。隔爆變頻調速裝置采用無速度傳感器的矢量控制方式。實現(xiàn)精確的磁場定向矢量控制需要在異步電動機上安裝精密的測速裝置，但在井下膠帶運輸機上安裝測速裝置是很困難的，同時會增加系統(tǒng)的維護量。無速度傳感器的矢量控制的基本控制思想是根據輸入的電動機的參數，按照一定的關系分別對作為基本控制量的勵磁電流（或者磁通）和轉矩電流進行檢測，并通過控制電動機定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。采用無速度傳感器矢量控制方式的變頻器不僅可在調速范圍上與直流調速系統(tǒng)相匹配，而且可以控制異步電動機產生的轉矩，以保證在低頻運行時額定轉矩的輸出可達到1.8倍。
    
    AJT系列隔爆變頻器為了保證系統(tǒng)的可靠性，主回路器件全部選用進口器件，IGBT為德國EUPEC公司產品，耐壓為3300VDC，電流可達到2000A，最大功率可達到500kW。
    
    目前，ZJT系列隔爆變頻器還存在一些不足之處，首先是體積較大；另外由于直流母線依靠大型電解電容平波，而電解電容壽命均在3a左右，因此需要在使用4-5a后更換電解電容（費用為3000 - 5000元）。
    
    2 變頻器在皮帶機拖動上的應用特點
    
    2.1 優(yōu)越的軟起動、軟停止特性。
    
    隔爆變頻器的起動、停止時間是任意可調（0-10min）的，也就是說起動時的加速度和停車時的減速度任意可調，同時為了平穩(wěn)起動，還可匹配其具備的S型加減速時間，這樣可將皮帶機起停時產生的沖擊減少至最小，這是其它驅動設備難以達到的。
    
    2.2 驗帶功能
    
    煤礦的生產運輸系統(tǒng)多以皮帶機為主，運輸系統(tǒng)檢修維護的主要工作是皮帶機的檢修維護，低速驗帶功能是皮帶機檢修的主要要求，變頻調整系統(tǒng)為無極調速的交流傳動系統(tǒng)，在空載驗帶狀態(tài)下，變頻器可調整電機工作在5%-100%額定帶速范圍內的任意帶速。
    
    2.3 平穩(wěn)的重載起動
    
    皮帶機在運煤過程中任意一刻都可能立即停車再重新起動，必須考慮“重載起動”能力。由于變頻器采用無速度傳感器矢量控制方式，低頻運轉可輸出1.5-2倍額定轉矩，因此最適于“重載起動”。
    
    2.4 功率平衡
    
    煤礦井下皮帶機系統(tǒng)多為雙滾筒驅動或多滾筒驅動，為了保證系統(tǒng)內的同步性能，首先，要求位于機頭的各滾筒應同步啟停，在某一電機故障時能使系統(tǒng)停機，同時為了保證系統(tǒng)的運輸能力，應盡量保證各滾筒之間的功率平衡。通過調整相應兩變頻器的速度給定來調整兩電機之間的速度差，便可以任意增大或減小兩驅動電機的電流差值的大小，因此可以通過單獨的控制系統(tǒng)控制各電機的電流值，通過調整各電機的速度來使各電機電流值逐步趨于平衡，這便形成了一個動態(tài)的功率平衡系統(tǒng)。
    
    2.5 自動調速、節(jié)電效果明顯
    
    對應于煤礦的特殊生產條件，有時，煤的產量是極不均勻的，當然皮帶機系統(tǒng)的運煤量也是不均勻的，在負載輕或無負載時，皮帶機系統(tǒng)的高速運行對機械傳動系統(tǒng)的磨損浪費較為嚴重，同時電能消耗也較低速運行大的多，但因生產的需要皮帶機系統(tǒng)又不能隨時停車，采用單獨的控制系統(tǒng)對前級運輸系統(tǒng)的載荷、本機運輸系統(tǒng)的載荷進行分別測量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。對于載荷不均的皮帶機系統(tǒng)，可大大節(jié)約電能。
    
    2.6 降低膠帶張力
    
    由于采用隔爆變頻器所產生的良好起動特性，至少可降低起動張力30%，如在初期設計選擇膠帶強度時可降低一個標號。在實際應用過程中，由于降低了起動沖擊，皮帶機機械系統(tǒng)的設備損耗也隨之降低，尤其托輥及滾筒的壽命成幾倍的延長。
    
    2.7 具有工頻轉換功能
    
    為了不影響生產，萬一有故障，可以轉換到工頻旁路工作，檢修時間維護變頻器。在生產需要長期全速運行時，變頻器起動后也可選擇切換到工頻運行，這樣可延長變頻器內電解電容壽命。
    
3 應用實例
    
    北京昊華能源集團（原北京礦務局）長溝峪礦主上運皮帶機，寬800mm，斜長1360m，提升高度380m，角度為16°，采用3×160kW驅動方式，單機額定電流190A，該皮帶機擔負全礦四個水平的運輸任務，年運輸量為120萬t左右。2003年初配置了3臺ZJT型隔爆兼本安變頻調速裝置，該系統(tǒng)起動時間60S，最大起動轉矩可達到200%，無論負荷大小均可實現(xiàn)平穩(wěn)起動，重載平穩(wěn)起動效果明顯，并可輕松實現(xiàn)驗帶功能，操作簡單。可根據皮帶機煤量大小來調整皮帶運行速度。投入運行后整個皮帶機系統(tǒng)及驅動電機的故障明顯減少，尤其是托輥及滾筒的壽命延長，投入運行至今，除出現(xiàn)過一次過熱故障報警燈亮，司機停車，復位正常，從未出現(xiàn)過任何其它故障。
    
4 結論
    
    現(xiàn)場應用證明，采用隔爆變頻器將大大提高皮帶機的可靠性，降低機械系統(tǒng)損耗，減少運輸系統(tǒng)的維護量，且節(jié)能明顯。隔爆變頻器以其特有的軟啟動特性，較高的性價比，將成為井下皮帶機拖動的發(fā)展方向。