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　　1 引言

　　隨著現代化生產的不斷發展，環保已成為現代社會廣 泛關注的一個日趨重要的社會問題。物料輸送過程中和轉 運點處的粉塵飛揚及沿途遺灑所造成的環境污染已經引起 各地工礦企業和地方行政管理部門的重視。

　　為解決物理傳輸過程中帶來粉塵污染問題，將散狀 物料包裹在強制形成管狀膠帶內進行輸送的一類特殊的帶 式輸送機作為一種物料輸送設備應運而生，其輸送原理與 普通帶式輸送機完全相同，即通過輸送膠帶作為傳力和物 料的輸送媒體，由轉動靈活的托銀作為輸送物料膠帶的支 撐，經滾筒的改向和傳動，由驅動裝置驅動滾筒使輸送機 膠帶靠滾筒與膠帶的摩擦使輸送物料的膠帶進行周圈轉動 傳送物料。所不同的是，普通帶式輸送機物料在形成平形 或槽形截面的膠帶上進行輸送，而管狀帶式輸送機使物料 在形成管狀截面的膠帶內進行輸送。

　　2 輸煤管帶機系統介紹

　　寧波鋼鐵五豐塘焦化廠管狀帶式輸送機系統(以下稱 輸煤管帶機系統)由中國華電工程(集團)有限公司設計、設 備制造、安裝調試、竣工驗收總承，于2009年投入生產使 用。該輸煤管帶機全長3.6公里，將五豐塘焦化廠與寧鋼主 廠區進行連接，用于主廠區原料煤碼頭來煤卸船后輸送至 五豐塘焦化廠焦爐煉焦生產使用，額定輸送能力1200t/h。

　　輸煤管帶機采用頭二尾一變頻驅動方式，五豐塘焦化 廠(M301轉運站)作為頭部并設置兩套變頻驅動裝置; 寧鋼主廠區焦化T2轉運站作為尾部并設置一套變頻驅動裝 置。現場電機使用SIEMENS公司的變頻電機，電機功率 880kW，配有編碼器做閉環控制。正常情況下控制系統使 用一主兩從變頻器驅動對應電機，保證管帶機運行的連續可靠，在其中一臺設備的故障狀態下， 可以進行主機從機 的切換，實現一主一從的控制。

　　焦化廠管帶機傳動和控制系統投產時建設，使用至今 已有13年，存在設備老化，故障率高，且日常維護頻繁， 以及在用的PF700S系列變頻器備件早已停產問題，如遇到 突發設備故障產線停產風險大。

　　為確保兩廠區的輸煤管帶機系統運行穩定，需要對該 輸煤管帶機系統進行更新、替換以及功能優化，從而實現 產線設備穩定可靠。

　　3 輸煤管帶機系統改造

　　(1)PF700S系列變頻器升級為新風光FD800工程傳 動系列變頻器。

　　(2 ) P L C 控 制 系 統 C P U 及 模 塊 升 級 ， 由 A B ControlLogix1756-L61升級為1756-L73，工程師站的上位 機軟件和編程軟件進行升級以及適應性優化。其中上位機 軟件升級為FactoryTalk View Studio V12;編程軟件升級 為Studio 5000 V33。

　　(3)原PLC系統與變頻器以及遠程子站之間采用 ControlNet協議進行通訊，升級后改為EtherNet/IP協議。

　　(4)工程師站WindowsXP系統升級到主流配置 Windows10系統。

　　4 管帶機系統變頻器特點介紹

　　FD800工程傳動系列變頻器是公司專為高端應用市場 而設計的電氣傳動產品，具有完善的控制系統，其主控系 統采用高速DSP為控制核心，控制算法完全數字化，具備 優異的電機速度與轉矩的控制性能，具有豐富的用戶接口 和配置，模塊化設計方案，支持四象限，支持多機傳動， 單元與柜機靈活配置，可以應用在需要高過載能力、高可 靠性、持續作業的場合;特別適用于冶金、港機、起重、 岸電、石油、石化、市政、化工、電力、建材、礦業、船 舶、造紙、測功機、EPS 等行業及各類大型裝備。

　　FD800系列產品采用國際主流的模塊化設計理念，可 單獨提供功率單元、變頻器單元、濾波單元或整套柜機， 從而滿足終端用戶、OEM 和系統集成不同類型客戶的需 求。FD800 系列產品在各個行業典型應用的標準配置基 礎之上，可以根據客戶特殊需求通過模塊的靈活組合實現 按單定制服務，以滿足客戶各種精確控制需求，更能突顯 FD800系列產品的易用性。

　　寧鋼管帶機系統所用的FD800工程傳動變頻器較普通 變頻器主要有以下幾種特點：

　　(1)采用12脈沖整流方案。寧鋼焦化廠輸煤管帶機改 造升級的FD800工程傳動變頻器包含兩路進線開關，可以支 持雙主回路電源供電，滿足12脈沖整流方案，在將交流電 轉換直流電的過程中，能夠有效的減少諧波干擾和電壓波 動。整流單元還內置了直流緩沖部分。

　　(2)控制性能優異。提供V/F、開環矢量、閉環矢量 三種控制方式，可驅動同步和異步電機， 同時支持VF分離 功能;一個控制單元可以通過光纖連接多個傳動單元，除 了安全、節省成本的優勢，可以輕松實現多傳動與并機應 用的靈活切換。

　　(3)功率單元采用模塊式結構。模塊化設計，提高產 品通用性;不受柜體加工周期的制約，可以提前進行單元 組裝生產，提高產品的生產效率，配有抽拉把手，輪滑式 安裝，提高后期的維護性，不需反復的拆卸和安裝,在柜內 實現逐個單元器件的維護工作。

　　(4)功率單元高度冗余，支持降額輸出。管帶機系統 變頻器逆變柜使用3個500kW功率單元組成，正常情況下輸 出功率可達1500kW，1個單元故障后，此功率單元可以退 出，設備仍可以輸出功率1000kW保證機器的滿載運行，最 大程度降低整體系統突然停機可能引發的風險。

　　(5)瞬時停電、跌落不停機(低電壓穿越)。在用戶 主電源瞬時停電、瞬時跌落、廠用電網切換時，變頻器能保證在限定時間內電網恢復后能夠自動正常運行。變頻器 允許掉電時間可設，范圍0.0~100.0s，取得武高所高低穿 認證報告。

　　(6)快速飛車啟動。電機在旋轉過程中，無需等待電 機剩磁消失，無需從高頻往下搜頻，變頻器可直接確認電 機當前頻率進行啟動。 無論電機轉速狀態為何， 均可精準 追蹤，實現飛車啟動，允許等待時間內電源跌落等瞬時故 障恢復0.1～1秒內自動啟動變頻器直接運轉頻率輸出，拖動 電動機運行至設定狀態。

　　(7)數字延遲誤差補償技術。當輸出頻率和采樣頻率 相比較，足夠低時，由于數字延遲造成的電流調節器幅值 和相位誤差可以忽略;否則，這類誤差可能導致電流環不 穩定;變頻器矢量控制時，通過數字延遲補償算法明顯提 升電流環路的穩定性和控制性能。

　　(8) 高可靠性。關鍵器件采用國際知名品牌長壽命 器件，從器件級別全面保障系統可靠性;系統單元之間采用光纖通訊技術，實現主控制板與單元控制之間的光電隔 離，在滿足工程現場特殊的長距離傳輸需求的同時有效的 保障系統可靠性。

　　(9)其它技術特點。振蕩抑制技術、輸出電壓自動穩 壓技術、自動限流功能等。

　　5 管帶機系統三機驅動轉速下垂控制

　　輸煤管帶機采用頭二尾一變頻驅動方式，在帶載運行 過程中，不但要求三臺電動機的轉速同步，而且要求它們 的負載分配盡量均衡，變頻器的下垂控制功能可以很好地 滿足這種需求。

　　在多機共同驅動同一個負載的系統中，由于機械連 接的材料及方式，實際負載的不均勻分布等原因，將會造 成各電機驅動系統的實際轉速出現瞬時偏差的情況，即 ω1≠ω2。可以通過下垂控制方案即利用變頻器的下垂功能 自動實現負荷分配功率平衡的方案。

　　實際運行時，如果某臺變頻器運行速度比另一臺變頻 器快，那么它會拖動另一臺變頻器驅動的電機，此時其輸 出轉矩會增大，受到下垂功能的作用，轉矩增大會導致其 轉速減小，將負載慢慢轉移，與其他變頻器輸出電流達到 動態一致。

　　主要控制參數有F07.04下垂控制頻率下降率、F07.05 下垂控制開始頻率點，變頻器輸出頻率隨負載的變化量， 主要用于多電機同時驅動同一負載時的功率平衡。

　　6 結束語

　　新風光 FD800系列工程傳動變頻器在鋼鐵廠管帶輸煤 機的成功投運，標志著新風光變頻器在鋼鐵行業又完成了 一次突破性應用，也標志工程傳動產品國產化進程的新階 段。該項目無縫替代管帶輸煤機的原有電氣設備，并且實 現了通訊系統由ControlNet協議向Ethernet/P 協議的升 級， 實現單條輸煤機 3.6km 長距離傳送， 突破行業新長 度。基于轉速下垂控制的管帶機變頻器控制系統克服了主 從控制系統的缺點，具有控制簡單、系統穩定、操作靈活 等特點。三套FD800工程傳動及控制系統在線切換主機設 計，保證了設備運行的連續性，極大程度上提升了鋼鐵企 業作業效率，標志著新風光發展新質生產力，推進高端裝 備國產化進程邁上新臺階。