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　　1 概述

　　皮帶輸送機(jī)具有輸送能力強(qiáng)，輸送距離遠(yuǎn)，設(shè)備結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)，能方便地實(shí)現(xiàn)程序化和自動(dòng)化控制。 運(yùn)用輸送帶的連續(xù)與間歇性運(yùn)動(dòng)來(lái)輸送固態(tài)物料、顆狀物 品，其運(yùn)行速度高、平穩(wěn)，噪音低，并可以對(duì)輸送物料的 位置達(dá)成上下高低傳送。

　　(1)皮帶輸送機(jī)工作原理

　　皮帶輸送機(jī)主要由機(jī)架主體、電氣傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、輸送 帶、托輥、滾筒、張緊裝置、機(jī)械減速裝置等組成，根據(jù) 用途可分為：重型皮帶輸送機(jī)和輕型皮帶輸送機(jī);根據(jù)結(jié) 構(gòu)形式又可分為：槽形輸送機(jī)和V型輸送機(jī)、平輥輸送機(jī) 還有滾筒式皮帶運(yùn)輸機(jī)。它可以將物料在一定的輸送線(xiàn)上 進(jìn)行連續(xù)的輸送運(yùn)輸。帶式輸送機(jī)既可以進(jìn)行碎散物料的 輸送，也可以用來(lái)成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸 送外，它還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過(guò)程的要 求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸，皮帶輸送機(jī)又稱(chēng) 帶式輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)，是一種以摩擦驅(qū)動(dòng)方式連續(xù)運(yùn) 輸物料的機(jī)械，具有適應(yīng)性強(qiáng)、阻力小、壽命長(zhǎng)、維修方 便、保護(hù)裝置齊全等顯著特點(diǎn)。

　　(2)皮帶輸送機(jī)適用范圍

　　皮帶輸送機(jī)可用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸，使用非常方 便，普遍應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中，如：礦山的井 下巷道、礦井地面運(yùn)輸系統(tǒng)、露天采礦場(chǎng)及選礦廠中。根 據(jù)輸送工藝要求，系統(tǒng)可以單臺(tái)輸送，也可多臺(tái)組成或與 其他輸送設(shè)備組成水平或傾斜的輸送系統(tǒng)，以滿(mǎn)足不同布 置形式的作業(yè)線(xiàn)需要，已成為整個(gè)行業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要 設(shè)備之一。

　　2 行業(yè)背景

　　成都大宏立機(jī)器股份有限公司位于四川大邑工業(yè)園 區(qū)，是一家從事砂石裝備制造和制造服務(wù)的上市公司，為 客戶(hù)提供砂石成套生產(chǎn)線(xiàn)、環(huán)保智能砂石破碎工廠和綠色材料科技園三類(lèi)產(chǎn)品，同時(shí)也有大量皮帶輸送機(jī)設(shè)備的生 產(chǎn)與銷(xiāo)售和服務(wù)。  希望森蘭與該公司屬戰(zhàn)略合作單位，在 以往的皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)中，常用的啟動(dòng)方式有：軟啟動(dòng)、 液力偶合器、液粘軟啟動(dòng)裝置，近年也采用了變頻啟動(dòng)方 式。該單位在與希望森蘭合作之前，輸送機(jī)設(shè)備與破碎機(jī) 設(shè)備啟動(dòng)方式均采用較為傳統(tǒng)的：軟啟動(dòng)、液力偶合器、 液粘軟啟動(dòng)等方式，少量設(shè)備使用了變頻啟動(dòng)。

　　(1)原有啟動(dòng)方式的常見(jiàn)問(wèn)題

　　業(yè)內(nèi)常用的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式主要有以下5種：全壓直 接啟動(dòng)、Y - Δ啟動(dòng)、自耦減壓?jiǎn)?dòng)、軟啟動(dòng)器啟動(dòng)、變頻 啟動(dòng)。

　　降壓?jiǎn)?dòng)有：星/三角和自耦降壓?jiǎn)?dòng)，缺點(diǎn)是啟動(dòng)力矩小，僅適用于無(wú)載或輕載啟動(dòng)。

　　軟啟動(dòng)可以設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)初始力矩對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn) 軟啟動(dòng)與軟停止，并能限制啟動(dòng)電流。

　　變頻啟動(dòng)能根據(jù)設(shè)定時(shí)間平滑啟動(dòng)，啟動(dòng)參數(shù)可調(diào)， 各項(xiàng)保護(hù)功能與自控功能豐富，并讓設(shè)備運(yùn)行在設(shè)定頻率。

　　帶式輸送機(jī)行業(yè)采用的啟動(dòng)方式有軟啟動(dòng)、液力偶合 器、液粘軟啟動(dòng)裝置等方式，雖然能得到對(duì)設(shè)備的啟動(dòng)與 常規(guī)控制，但在設(shè)備長(zhǎng)期應(yīng)用過(guò)程中，用戶(hù)與設(shè)備制造商 也發(fā)現(xiàn)上述幾種啟動(dòng)運(yùn)行方式存在著或多或少的問(wèn)題，例 如：(1)不同的系統(tǒng)應(yīng)用繁瑣程度不一;(2)啟動(dòng)對(duì)電 網(wǎng)與設(shè)備的沖擊較大;(3)啟動(dòng)設(shè)備時(shí)的保護(hù)功能較為 薄弱;(4)智能化控制水平較低等。

　　為了解決在該行業(yè)應(yīng)用中出現(xiàn)的多電機(jī)啟動(dòng)與工頻切 換等問(wèn)題，希望森蘭與大宏立機(jī)器股份有限公司的設(shè)計(jì)團(tuán) 隊(duì)進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究與探討，最終使用變頻電磁軟起一拖 多控制方案，完美地解決了這一類(lèi)難題。

　　3 希望森蘭設(shè)計(jì)方案的實(shí)施

　　系統(tǒng)采用希望森蘭Hope400系列電磁軟起，Hope400 系列電磁軟起動(dòng)裝置是最新一代用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的一種變頻 機(jī)構(gòu)裝置，  與傳統(tǒng)的固態(tài)軟起動(dòng)裝置相比，  起動(dòng)力矩更 大，  起動(dòng)電流只有傳統(tǒng)軟啟動(dòng)的三分之一，  起動(dòng)過(guò)程平 滑，對(duì)負(fù)載無(wú)沖擊，目前已被廣泛用于大功率壓縮機(jī)、皮 帶機(jī)、破碎機(jī)、大功率水泵、風(fēng)機(jī)類(lèi)等重載設(shè)備起動(dòng)，并 在電力、冶金、石油、化工、建材、市政、輕工業(yè)等多行 業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。

　　變頻電磁軟起的主要性能如下：

　　? 起動(dòng)力矩大，能夠輸出150%的起動(dòng)力矩;

　　? 起動(dòng)電流小：起動(dòng)電流小于120%的額定電流;

　　? 穩(wěn)定可靠：起動(dòng)平滑，對(duì)負(fù)載無(wú)沖擊;

　　? 無(wú)擾投切：通過(guò)鎖相環(huán)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)起動(dòng)后無(wú)擾動(dòng) 切換;

　　? 性?xún)r(jià)比高：體積小、重量輕、性?xún)r(jià)比高;

　　? 長(zhǎng)壽命：能夠滿(mǎn)足電機(jī)連續(xù)起動(dòng)需求，起動(dòng)次數(shù)不 受限制，延長(zhǎng)了電機(jī)壽命;

　　? 功能兼容：不需要改變?cè)泄虘B(tài)軟起動(dòng)裝置邏輯， 與原系統(tǒng)完全兼容;

　　? 行業(yè)標(biāo)桿：國(guó)內(nèi)首家推出低壓變頻電磁軟啟動(dòng) 裝置。

　　通過(guò)利用希望森蘭Hope400系列電磁軟起結(jié)合PLC 系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制，達(dá)成帶式輸送機(jī)在多電機(jī)啟動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn) 多機(jī)啟動(dòng)、工變頻切換、轉(zhuǎn)速跟蹤啟動(dòng)等功能，變頻電磁 軟啟一拖一典型控制方案如圖2所示。

　　4 變頻電磁軟啟的工變頻切換方式與原理

　　希望森蘭Hope400系列變頻電磁軟起的工變頻切換過(guò)程，與多年前在其他行業(yè)(大多在水泵一拖多中應(yīng)用)的變頻甩工頻切換方式既然不同。

　　上述一臺(tái)變頻器一拖多變頻切工頻應(yīng)用的切換方式 為：變頻器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到50Hz或設(shè)定頻率后，通過(guò)內(nèi) 部簡(jiǎn)易PLC與IPD的檢測(cè)運(yùn)輸回饋再進(jìn)行邏輯控制，將變 頻工作回路的電動(dòng)機(jī)投切到工頻，從而達(dá)到一臺(tái)變頻器一 拖多的啟動(dòng)效果，只需一臺(tái)電動(dòng)機(jī)保持變頻調(diào)速調(diào)節(jié)負(fù)荷量工作。

　　優(yōu)點(diǎn)是：能實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載一拖多的自動(dòng)投切，能達(dá)到無(wú) 人值守滿(mǎn)足用戶(hù)工藝需求。

　　缺點(diǎn)是：也這種切換方式最致命的弊端，由于是變頻 器工作到50Hz或指定到達(dá)頻率后，通過(guò)接觸器旁路方式 直接投切到工頻，這種投切方式相當(dāng)于直接把電動(dòng)機(jī)甩到 工頻電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)和電氣設(shè)備的沖擊非常大，甚至有時(shí)候 沖擊電流會(huì)大于直接啟動(dòng)電流(電動(dòng)機(jī)在慣性運(yùn)轉(zhuǎn)處于發(fā) 電狀態(tài)，工頻投入時(shí)相序與相位很難100%匹配)所以對(duì) 電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊非常大。

　　變頻電磁軟起的工作原理截然不同，通過(guò)自身軟硬件 達(dá)到先變頻啟動(dòng)再投入工頻并聯(lián)運(yùn)行，再斷開(kāi)變頻輸出， 真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的無(wú)擾投切功能。

　　空氣開(kāi)關(guān)合上為變頻和工頻回 路送電，KM3吸合變頻器得電，變頻器啟動(dòng)。此時(shí)變頻 器內(nèi)部I/O擴(kuò)展模塊檢測(cè)工頻電網(wǎng)的相序與相位為工頻投 入并聯(lián)運(yùn)行做準(zhǔn)備，當(dāng)變頻機(jī)構(gòu)工作達(dá)到50Hz，KM2吸 合讓工頻與變頻同事并網(wǎng)帶動(dòng)負(fù)載。待負(fù)載工作穩(wěn)定后變 頻器裝置斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)工變頻的無(wú)擾投切流程。

　　目前在行業(yè)內(nèi)三相交流異步電機(jī)軟起動(dòng)裝置大多數(shù) 還以軟啟動(dòng)器為主，軟啟動(dòng)器裝置對(duì)電機(jī)起動(dòng)電流有一定 局限性，但通常起動(dòng)電流在電機(jī)額定電流的2 - 3倍以上。 當(dāng)用戶(hù)前變壓器容量較小，或起動(dòng)過(guò)程中電機(jī)不允許有較 大振動(dòng)，起動(dòng)后運(yùn)行在50Hz(工頻)時(shí)，采用變頻電磁起 動(dòng)方式為最佳選擇，為了進(jìn)一步降低能耗，提高系統(tǒng)可靠 性，變頻電磁軟起動(dòng)裝置，可以滿(mǎn)足用戶(hù)類(lèi)似的需求。

　　集合上述變頻電磁軟起動(dòng)裝置的功能，與成都大宏立 機(jī)器公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)一起，希望森蘭開(kāi)發(fā)出一套完整的變頻 電磁軟起一拖多工變頻切換控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)工變頻無(wú)擾 投切控制方案，目前已被用于各類(lèi)礦山與工廠物料輸送設(shè)備中。

　　其中每條線(xiàn)可獨(dú)立啟動(dòng)運(yùn)行，共用了2臺(tái)55KW與3臺(tái)45KW電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 1 - 2號(hào)線(xiàn)協(xié)同一個(gè)工作段位運(yùn)行，3 -4號(hào)線(xiàn)協(xié)同另一個(gè)工 作段位運(yùn)行，5號(hào)線(xiàn)獨(dú)立工位運(yùn)行，其整個(gè)電路控制需要 實(shí)現(xiàn)一臺(tái)變頻電磁軟起，分別啟動(dòng)這5臺(tái)設(shè)備后進(jìn)行無(wú)擾 投切到工頻再帶載運(yùn)行。

　　設(shè)備啟動(dòng)注意事項(xiàng)：根據(jù)生產(chǎn)工藝流程及控制部分設(shè) 計(jì)原理，必須在每條線(xiàn)每臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)后再能啟動(dòng)下一臺(tái)電 機(jī)，不能同時(shí)啟動(dòng)多臺(tái)電機(jī)，二次控制電路中有PLC參與 程序控制，也寫(xiě)入了相關(guān)設(shè)備互鎖關(guān)聯(lián)保護(hù)程序，保證軟 硬件都能達(dá)成電機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)啟動(dòng)(不能同時(shí)啟動(dòng)多臺(tái)電機(jī)的 要求)。

　　以一號(hào)生產(chǎn)線(xiàn)的啟動(dòng)流程為例：要求首先變頻電磁軟 啟將輸送機(jī)1的電動(dòng)機(jī)以變頻模式啟動(dòng)到工頻達(dá)到50Hz 后，再將電機(jī)輸出端切換到工頻電路，此時(shí)變頻電磁軟起 裝置處于閑置狀態(tài)，再啟動(dòng)輸送機(jī)2工段的電機(jī)，第二臺(tái) 電機(jī)啟動(dòng)完畢后再投切到工頻，此時(shí)變頻電磁軟起閑置， 一號(hào)生產(chǎn)線(xiàn)的啟動(dòng)流程完成，即可加載投入生產(chǎn)。

　　工作中變頻電磁軟起會(huì)通過(guò)自身軟硬件功能，檢測(cè)輸 出到電動(dòng)機(jī)三相電流的相序與相位進(jìn)行存儲(chǔ)，在通過(guò)數(shù)字 I/O擴(kuò)展模塊，檢測(cè)此時(shí)工頻三相電源的相序與相位進(jìn)行 讀取，在2秒內(nèi)就可完成兩組數(shù)據(jù)信息的讀取與對(duì)比，變 頻機(jī)構(gòu)輸出50Hz并穩(wěn)定運(yùn)行短暫時(shí)間后，機(jī)構(gòu)將立即進(jìn) 入變頻切換工頻狀態(tài)，工頻電路中的接觸器吸合與變頻機(jī) 構(gòu)輸出并聯(lián)運(yùn)行(變頻機(jī)構(gòu)在工頻接觸器合并接入前必須 將自身的相序與相位角度100%與工頻電源相序相位角度重疊，其目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)工變頻切換時(shí)的勿擾動(dòng)投切，同時(shí) 也保證了變頻器機(jī)構(gòu)硬件電路不造成沖擊，導(dǎo)致主器件損壞)。

　　二號(hào)生產(chǎn)線(xiàn)、三號(hào)生產(chǎn)線(xiàn)都采用相同的啟動(dòng)模式達(dá)成，這樣整條生產(chǎn)線(xiàn)的電機(jī)啟動(dòng)流程就完成，工廠的輸送系統(tǒng)全部開(kāi)啟。

　　5 效果與優(yōu)劣勢(shì)分析

　　通過(guò)上述內(nèi)容根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)反饋，總結(jié)出了對(duì)該應(yīng)用 的如下優(yōu)缺點(diǎn)。

　　(1)優(yōu)點(diǎn)

　　A、降低電力系統(tǒng)總投資，提高系統(tǒng)綜合能源使用效 率，對(duì)電網(wǎng)容量要求小，降低整個(gè)系統(tǒng)使用成本。

　　B、解決了多臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)難問(wèn)題，采用軟啟動(dòng)、液力偶合器、液粘軟啟動(dòng)對(duì)設(shè)備與電網(wǎng)的沖擊，變頻電磁軟啟啟動(dòng)不受次數(shù)限制。

　　C、傳統(tǒng)的軟啟動(dòng)、液力偶合器、液粘軟啟動(dòng)裝置，是一種降轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)方式，起動(dòng)力矩小，起動(dòng)電流大，不利于滿(mǎn)足重載起動(dòng)需求;而采用電磁軟起動(dòng)裝置，很好地解決了上述問(wèn)題。

　　D、變頻電磁軟起動(dòng)裝置起動(dòng)完成，可以完全退出運(yùn)行，啟動(dòng)效率高，與變頻器應(yīng)用解決方案相比，對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有任何諧波污染。

　　(2)缺點(diǎn)

　　雖然從經(jīng)濟(jì)角度看設(shè)備總投入是有大幅度降低，但不能對(duì)每臺(tái)電機(jī)同時(shí)實(shí)現(xiàn)變頻啟動(dòng)與變頻調(diào)速控制也是一大遺憾，目前在機(jī)械傳動(dòng)行業(yè)利用變頻調(diào)速器啟動(dòng)調(diào)速運(yùn)行的案例比比皆是，也已得到了業(yè)內(nèi)的普遍肯定和認(rèn)可。

　　6 結(jié)束語(yǔ)

　　隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速的技術(shù)已非常成熟，變頻調(diào)速及啟動(dòng)裝置已被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)控制領(lǐng)域中，它具備調(diào)速啟動(dòng)平滑、可靠性高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、控制精度高、達(dá)成節(jié)能效果、提高設(shè)備自動(dòng)化控制水平等優(yōu)點(diǎn)，在電氣傳動(dòng)控制行業(yè)中得到了很好的應(yīng)用體驗(yàn)，已取代了大多數(shù)傳統(tǒng)的啟動(dòng)與調(diào)速方式，并在一定程度上有效地降低了系統(tǒng)能耗及機(jī)械維護(hù)成本，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，變頻調(diào)速裝置的應(yīng)用推動(dòng)了整個(gè)電氣傳動(dòng)行業(yè)的新發(fā)展。

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