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摘要：高壓變頻器不僅能實現(xiàn)皮帶機的無極平滑調(diào)速，更可以調(diào)高皮帶機運行的經(jīng)濟效益。在遠距離大載量輸送皮帶機項目上，多采用多機驅(qū)動的方式。對于驅(qū)動皮帶機這類柔性輸送設備的關(guān)鍵是各驅(qū)動之間的轉(zhuǎn)矩平衡，本文介紹了希望森蘭SBH系列高壓變頻器在新疆東方希望有色金屬有限公司5×350MW電廠輸煤系統(tǒng)上的應用。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器  皮帶機   長距離   協(xié)調(diào)  

一、  項目概況

新疆昌吉州吉木薩爾縣五彩灣工業(yè)園區(qū)準東經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)為國家級開發(fā)區(qū)，是國家西部“一帶一路”的能源核心區(qū)，是國家“疆電外送”的重要基地，國家最大的煤制天然氣項目示范區(qū)。處于該開發(fā)區(qū)的準東煤田是國家確定的第十四個能源基地，是新疆五大煤田之一，也是我國發(fā)現(xiàn)的最大的整裝煤田。煤炭資源探測預測儲量3900億噸，占全疆儲量（2.19萬億噸）的17.8%。目前，已探明煤炭資源儲量2136億噸。煤炭資源品質(zhì)優(yōu)良，主體為31號不粘煤，具有低灰(6.55%)、低硫(0.37%)、富含油的特點，平均熱值達到6784大卡/公斤，是良好的動力和化工、制油用煤。

新疆東方希望有色金屬有限公司是中國大型民營企業(yè)東方希望集團的全資子公司，于2010年12月30日在新疆昌吉州準東國家級經(jīng)濟開發(fā)區(qū)成立。項目一期年產(chǎn)80萬噸電解鋁項目于2011年存開工，當年即投產(chǎn)。整個東方希望工業(yè)園總體規(guī)劃240萬噸電解鋁，120萬噸鋁用陽極碳素、裝機容量4200MW發(fā)電機組、130萬噸鋁深加工，45萬噸工業(yè)硅等項目。全部建成后將形成煤、鋁、電、碳素、工業(yè)硅、鋁深加工等為一體的超大型現(xiàn)代化循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園。新疆希鋁是其中的核心企業(yè)，一期建成5×350MW機組，二期5×350MW已于2015年10月并網(wǎng)1臺機組。新疆東明塑膠有限公司于2012年建成2×100MW，2×135MW機組。目前總發(fā)電裝機容量約2570MW，每小時燃煤，每天燃煤約30000T。燃煤主要由天池能源2號露天煤礦供給，煤礦距新疆東方希望工業(yè)園直線距離約15km，在皮帶機項目正式投運之前均采用汽車運輸，每噸運費約15元，每天運費投入近50萬，運費占煤炭總成本近1/5。為了控制運費，控制生產(chǎn)成本，東方希望投資2.5億元新建一條25公里長距離皮帶機代替原來汽車運輸。

二、  皮帶機設備概況

新疆東方希望長距離輸煤皮帶機系統(tǒng)主要由天池TC01、BC01，BC02、BC03、BC04這5條長距離皮帶組成。其中亞洲單體最長的皮帶為BC02，BC01正在建設之中。每條皮帶均由皮帶機、抱閘裝置、減速機、驅(qū)動電機、皮帶秤、拉線開關(guān)、跑偏傳感器、拉進裝置、滾筒、托輥、支架等組成。

其中部分主要皮帶設計參數(shù)如下：

TC01皮帶長2351.8m，寬1.400m，設計運量Q=3000T/H，采用頭二尾一的驅(qū)動方式。

BC02皮帶長10660.5m，寬1.600m，設計運量Q=4000T/H，采用頭三尾二的驅(qū)動方式，頭部兩臺滾筒采用同軸鋼性硬連接。

BC03皮帶長3505.8m，寬1.600m，設計運量Q=4000T/H，采用頭三尾一的驅(qū)動方式，頭部兩臺采用同軸硬性連接。

BC04皮帶長1023m，  寬1.600m，設計運量Q=3000T/H，采用頭部單臺電機驅(qū)動方式。

東方希望長距離皮帶系統(tǒng)圖如下：

三、  系統(tǒng)構(gòu)成

因為皮帶機整個輸配電距離接近25km，為滿足輸供配電需要，東方希望新增一路35kV長距離大皮帶輸電專用線路。從東明塑膠采用架空明線至各個轉(zhuǎn)運站變配電室。具體配置如下：

四、  第三代SBH系列皮帶機主從協(xié)調(diào)控制高壓變頻器特點

長距離輸送皮帶機多數(shù)采用多滾筒驅(qū)動，多臺電機驅(qū)動同一滾筒時，由于滾筒及減速機齒輪等機械設備在制造過程中存在誤差，且長距離皮帶機由于地形、皮帶與滾筒之間的包絡角不同等原因，皮帶在頭部及尾部拉進力度并不完全一致，加上驅(qū)動滾筒的電機的電氣參數(shù)也有一定差異，不可避免的會出現(xiàn)力矩不同步問題。速度快的電機將承受較重負載，速度慢的電機將被拖動，在減速時更容易造成被拖動電機處于發(fā)電狀態(tài)，造成設備報過壓故障而停機。為確保皮帶機系統(tǒng)的運輸能力及安全運行，應保證皮帶機機頭與機尾的各滾筒同步啟停，保證各滾筒之間的功率平衡。

在以往皮帶機應用經(jīng)驗中我們還發(fā)現(xiàn)長距離皮帶機運送物料時，皮帶機受物料重力，易造成上皮帶松弛，造成皮帶機打滑，在物料厚度增加時，皮帶機打滑現(xiàn)象較為明顯。

為解決以上長距離多機驅(qū)動皮帶機的以上問題，森蘭技術(shù)研發(fā)團隊為皮帶機專門研發(fā)了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)最多可連接8臺變頻器，可任意選定一臺變頻器作為主機，其他變頻器作為從機。協(xié)調(diào)柜接受上位機的頻率給定信號，并將該頻率給定信號采用通訊的方式傳送給主機，再將主機的輸出力矩采用通訊的方式通過協(xié)調(diào)柜轉(zhuǎn)發(fā)至從機，實現(xiàn)主從變頻器之間的力矩平衡。協(xié)調(diào)柜與主從機之間的數(shù)據(jù)交換采用光纖通訊的方式。

在實際運行中也可通過調(diào)整從機給定頻率，從而控制從機的輸出力矩。滿足現(xiàn)場各種工況的實際需要。

采用協(xié)調(diào)柜控制的BC02皮帶控制示意圖如下：

實際運行圖片：

五、  SBH系列皮帶機專用高壓變頻器驅(qū)動皮帶機的作用

2014年5月，新建東方希望為踐行集團竭盡全力創(chuàng)造企業(yè)的相對優(yōu)勢的價值理念，啟動25km長距離皮帶機輸煤項目。本次項目所有設備采購以公開招標的形式進行，本著公平、公正、公開的原則，最終選擇希望森蘭科技股份有限公司SBH系列皮帶機專用高壓變頻器產(chǎn)品，共計16套，型號規(guī)格分別為：SBH-100-560-T、SBH-100-710-T、SBH-100-1120-T。

設備于2015年8月完成全部安裝就位，并于2015年9月底全面投入生產(chǎn)運行，各項指標滿足設計要求。從實際使用情況來看，希望森蘭SBH系列皮帶機專用高壓變頻器具有以下優(yōu)點：

1、 啟動力矩大，達到150%以上，完全滿足皮帶機滿載啟動要求。

2、 實現(xiàn)軟啟動，啟動過程平滑，無沖擊。

3、 調(diào)速范圍寬，可實現(xiàn)皮帶機的驗帶等功能。

4、 可實現(xiàn)頻繁啟停，不受啟動次數(shù)限制。

5、 實現(xiàn)多機驅(qū)動皮帶機主機、從機功率平衡，且可根據(jù)現(xiàn)場運行工況進行調(diào)節(jié)。

6、 操作簡單，降低工人勞動強度。

六、  總結(jié)

皮帶機自從2015年9月調(diào)試以來受到了東方希望以、自貢運機以及希望森蘭科技股份有限公司各級領導的大力支持和關(guān)注。森蘭SBH系列皮帶機專用高壓變頻器具有多種優(yōu)點，完全滿足長距離多機驅(qū)動皮帶機的各種運行工況，解決了長距離多機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩平衡問題。到目前為止，已累計運送100萬噸燃煤，節(jié)約運費近1500萬元，產(chǎn)生了很高的經(jīng)濟效益，整條皮帶運行不到兩年即可完全收回投資成本。