永磁直驱变频技术用于带式输送机的节能探索研究

高刚

摘要：本文我们详细阐述了永磁直驱变频技术在带式传输机的组成及相关特点，比较几种不同带式输送机采用驱动系统的优点和缺点，对同一带式输送机变频永磁直驱系统和异步驱动系统进行比较，最终通过计算分析了变频永磁直驱系统节能和降耗效果。

关键词：永磁直驱变频技术;带式输送机;节能;探索;

1变频控制技术现状

目前，国内外针对带式传输机的变频调节做了很多研究，很多是通过人工控制的，并设置相应的员工岗位进行实时数据分析。胶带上煤流减少之后，能够通过人为降低变频频率实现节能，然而这种方案无法实现自动化控制，而且人工进行负荷大小判断，所产生的误差较大，无法实现节能化以及最大生产功率。此，外接触式的侧煤传感器是通过在胶带上方安装小贴片，当有煤通过时会触发开关动作，进而实现胶带控制。这种方案无法确定单个接触点，也无法进行实时准确的信息反应，传感器很容易会被损坏，使用寿命较短。因此需要采用变频控制系统对负荷大小实现实时准确检测，并根据负荷大小进行频率的调整。随着微波光技术的发展，微波光非接触式传感器能够解决上述问题，变频节能控制系统应用于带式输送机是利用微波光技术传感器来检测高速旋转输送机煤流厚度，接收元件接收到反射信号之后，会通过模拟信号计算出相应的厚度，在经过回波分析过滤之后，到达微处理器算出实时厚度，通过电路输出，进行物料厚度的反应，最终将这些数据传送到相应的控制系统中，实现煤流起停车，基于这种情况下可以实现有煤的情况下开车，无煤的情况下停车的节能运行方式。

2变频永磁直驱系统组成及特点

永磁变频直驱系统是由永磁电机和变频器这两个部分组成的，电磁电动机负载是其驱动模式，能够代替传统驱动系统中电动机-耦合器-齿轮箱-负载这种复杂的驱动系统。新型的永磁变频直驱系统具备以下特点：一，安全性。由于这种永磁直驱变频系统没有设置减速系统传动链大大降低，能够使系统在运行过程中更趋稳定性，产生的噪音较小，在安全性方面可靠性高，没有设置齿轮传动，进而能够有效控制机器磨成所造成的损失，延长机械的使用寿命，其使用的变频传动方式不会产生较大冲击，能够解决，带式传输机在运行过程中对于机械设备和传送带的损害。永磁电机在可控性方面性能较好，能够解决由于远距离高运量输送机多驱动功率的平衡性问题，该变频器配有滤波和电抗器装置，能够有效避免其他设备对机器的干扰以及给外网带来的污染。在安装方面，由于组成部件较少，因此在安装和维护方面比较便利。二，免于维护。变频永磁驱动系统没有安装减速系统以及相应的液压系统和冷却系统，因此在维护工作上难度较小，工作量少，能够有效降低维护成本，该系统在工作过程中使用时间较长，停机少，因而会给企业带来较大的经济效益。三，智能控制。该驱动设备具备零速满转矩输出的特点，能够实现平稳运行，具备低速验带的功效。采用的是DTC的转距控制，在反应过程中时间较短，能够准确进行控制，便于实现多驱动功率的平衡。采取的是变频控制的方式，能够使输送带实现曲线式的启停，根据实际工况来调整运行速度，采取四象限运行方式，能够根据紧急停车以及工况制动实现电脑反馈。

3变频永磁直驱系统与异步电机驱动系统对比

变频永磁直驱系统运用于带式传输机中具备以下优势：一，可以根据传输机的参数进行启动时间调节，能够使传送机按照预定速度实现平稳运行，并且可以实现满载启动。在允许加速度范围内控制输送机的启动加速度，进而能够将启动张力控制在合理的范围之内。同时，这种系统能够实现多机驱动功率不平衡控制，将其控制在2%的范围内。当输送机实现满载启动状态时，其启动电流比较小，能够有效避免外界电源所产生的污染，能够实现过载保护，运行效率较高，能量消耗比较少，便于实现集中和智能化控制，同时该带式输送机体积小，所占面积也相对较小。目前我国很多带式输送机在驱动系统上有多种方式，比如变频异步电动机耦合器减速机系统，CST可控起动制动系统，低速直连直流电机气动系统等。然而近几年来这种新型的永磁变频直驱系统，相比这些驱动系统来说具有独特优势。从几种驱动系统的经济性，技术指标上我们可以发现，基本都可以满足带式输送机在运输方面的要求，从功能角度上看，首先在运送量调节和传输速度调节上，CST可控驱动系统，低速直连直流电机系统以及永磁变频直驱系统在该性能上比较强，在过载保护上相比后两者驱动系统来说CST驱动系统的离合器安装在低速轴上，因此在过载保护响应值相比会缩短100毫秒。因此，采用这种CST驱动系统和永磁变频系统能够实现快速单独空载和顺序的启动和停止，进而能够使电网电压在一定范围内缓慢降低。但由于CST驱动系统组成比较复杂，成本较高，液压元器件在维护方面技术性要求高，而且所需要的润滑油质量较高，使得该系统整体运行费用，高一旦出现润滑油泄漏，则会给外界环境带来较为严重的污染。因此在带式输送机运行时，可以采取变频永磁直驱系统更加适合。除此之外，以上四种变频启动方式在基本的传送机功能上都可以满足要求，具有低速验带功能。传统系统是异步电机耦合器减速机系统，这种驱动系统运行效率较低，而且能源消耗量大，而低速直连直流驱动系统在调速功能方面比较完善。然而这种驱动系统所需的电气设备较多，在控制方面环节复杂，很容易在运行中出现故障，占地面积大，会给后期维护工作带来较大难度。因此相比来说，采用变频用自启动系统所需的电气设备较少，运行效率较高，在后期维护方面能够尽量实现零维护。

4应用效果分析

在实际研究中，我们的输送带型号和基本参数为ST2500钢丝绳芯阻燃带，带宽为1400mm，带质量为36.8Kg/m²。输送机采用变频节能控制系统，进行数据分析，按照每年工作日计算，该运输系统的线路阻力计算中，承载分支为238025N，回程分支为3175N，局部阻力其中清掃机的阻力为3076N，相比原始参数来说有了明显的改善。

4.1节能效果分析

为避免启动出现故障，需要由三台起动机同时进行启停，并拖动胶带进行运转，采用变频器拖动时，由于该变频器能够实现恒转矩，在启动时不会降低转矩，甚至可以获得相应条件下的额定转距。根据现场所获数据，采用变频器拖动胶带运行，可以将软启动三台电动机的功率进行整体运算。我们发现使用变频节能系统之后，相比原有的启动系统来说，在空载时具有较强的节能效果。

4.2降耗效果分析

采用这种变频控制系统，除了能够节约能源之外，还可以减少胶带系统的磨损程度，当处于额定转速时胶带的机械功率为1269KW，带宽降到1400mm，胶带在没有煤的情况下，变频控制器调制深也会降低，相比原有的胶带机系统运转来说磨损度也会显著降低。

小结

总而言之，变频永磁直驱系统具有免于维护，安全性，稳定性，智能控制，高效节能等特点，相比传统的驱动方式来说，对于带式输送机是比较合适的驱动系统，随着当前永磁体材料成本，控制技术的发展，未来这种永磁变频直驱系统将会在输送机领域方面得到更为广泛的应用。

参考文献

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