永磁同步电机驱动系统在皮带运输机上的运用.pdf

LOW CARBON WORLD 2020/8 永磁同步电机驱动系统在皮带运输机上的运用 魏晓（华亭煤业集团公司山寨煤矿， 甘肃 华亭 744112） 【摘要】 简要介绍和分析了永磁同步电机驱动系统的结构以及特点袁并且基于此对永磁同步电机驱动系统在皮带运输机上的 具体运用袁展开了探讨遥 同时袁通过该方面可以知道袁永磁同步电机驱动系统的各项性能袁非常适合皮带运输机的运行袁可以大 大提高皮带运输机的运行效率遥 【关键词】 永磁同步电机驱动系统曰皮带运输机曰运行效率 【中图分类号】 TD634.1【文献标识码】 A 【文章编号】 2095-2066 （2020） 08-0158-02 皮带运输机在煤矿生产中， 起到了非常重要的作用， 其运 行效率直接影响着煤矿生产的效率。传统皮带运输机在运行 的时候， 很容易受环境的影响， 导致产生一些运输故障， 运输 效率下降， 对于煤矿生产也是非常不利的。然而， 将永磁同步 电机驱动系统运用到皮带运输机的运用，可以有效代替了传 统皮带运输机由异步机加减速度，以及液力耦合器所实现的 动力传递的驱动系统，这样可以有效减少皮带运输机运行故 障的产生， 提高运行的效率， 为煤矿生产提供了重要的支持。 1 永磁同步电机驱动系统分析 在运用永磁同步电机驱动系统之前，需要对其相关内容 进行一定的了解，这样主要是将其有针对性地运用到皮带运 输机上， 全面实现永磁同步电机驱动系统的优势[1]。下面就从 结构、 特点等方面， 对永磁同步电机驱动系统的相关内容， 展 开了分析和阐述 1.1 结构体系 永磁同步电机驱动系统主要是由波滤器、 进线电抗器、 变 压器、 滤波电容、 输出电抗器、 直流电容等方面组成的。 1.2 系统特点 皮带运输机在煤矿生产中， 起到了煤炭资源运输的作用， 所以只有提高其运输效率，才能提高煤炭生产的效率。近几 年， 煤炭行业为了提高皮带运输机的运行效率， 逐渐将永磁同 步电机驱动系统应用到其中，主要是因为永磁同步电机驱动 系统具有提升运行效率、 降低能耗、 保证功率平衡性以及降低 故障产生等方面特点， 其具体内容如下 （1） 传统的驱动系统的传动效率在 70以下， 所用的 Y 系 列异步电动机能耗为国际 IE1 级，也就是国家三级能耗。然 而， 永磁同步电机驱动系统具有提升效率、 降低电能消耗的特 点， 主要是因为传动效率在 93左右， 采用的永磁同步电动机 能耗达到国际 IE4， 属于高于国家一级能耗[2]。同时， 从综合节 能率的角度分析， 比传统传动系统的节能性能， 提升 20， 具 有良好的节能效果。 （2） 永磁同步电机驱动系统在运用的时候， 通过利用变频 器启动，这样可以在一定程度上保证系统传动处于缓慢匀速 的启动，并且可以在避免电动机起动的瞬间大电流给电网带 来的冲击， 以及转矩瞬时剧增给系统带来的机械冲击， 以此减 少各个故障的产生， 例如 电网故障、 机械故障等方面。同时， 永磁同步电机驱动系统与传统的驱动系统相比，可以在一定 程度上减少了液力耦合器、 减速器和同步齿轮等方面， 降低后 期维护的难度和成本， 提升维护的便捷性。 （3） 永磁同步电机驱动系统在运用的时候， 主要是采用多 电机控制驱动， 这样可以确保功率的平衡性， 可以有效避免因 为电机处理所造成的不平衡性电机损坏，确保永磁同步电机 驱动系统的应用效果[3]。 2 永磁同步电机驱动系统的具体运用 为了保证皮带运输机的运行性能和效率，减少能源的消 耗， 将永磁同步电机驱动系统应用到其中， 具体的内容如下 2.1 电动机 永磁同步电机驱动系统在皮带运输机运用的时候，电动 机作为一项重点内容，主要是可以保证皮带运输机的运输效 率。那么， 永磁同步电机驱动系统在电动机运用的时候， 需要 考虑以下几个方面 （1） 需要注重电动机选型方面， 主要是通过计算， 以及根 据电动机的运行需求， 确定合理的电动机型号。 在电动机选型 计算的时候， 首先需要确定电动机转转速， 通过利用 n 60V 仔D 45 r/min 公式展开计算。 其中 V-带速3.3 m/s； D-驱动滚筒直 径， 1.43 m， 带式输送机运行轴功率确定 P840 kW。其次， 在 确定驱动转矩以后， 基于 T9 550伊P n 178.3 kN m， 确定最终 的计算结果[4]； 最后， 从计算结果中可以知道， 传动滚筒所需扭 矩 T178.3 kN m，根据工况要求及电动机额定转矩逸驱动 转矩的原则，那么在这个时候，可以选用 2 台额定转矩为 100.3 kN m 的矿用隔爆型永磁同步变频电动机， 确保电动机 运行的稳定性。 （2） 选用 2 台额定转矩为 100.3 kN m 的矿用隔爆型永磁 同步变频电动机的话，需要对电动机的运行转速进行调节， 一 能源管理 158 LOW CARBON WORLD 2020/8 般情况下需要将其调节为 45 r/min。 同时， 永磁同步电机驱动系 统在电动机运用的时候， 一定要满足矿方胶带机功率配比为 11 的头部驱动的运行要求， 所以可以根据实际情况， 增加 6000 V 和 1140 V 的变压器， 以此提升皮带运输机的运行性能。 2.2 变频器 变频器也是永磁同步电机驱动系统在皮带运输机上运用 重点考虑的一项内容， 需要对安装平台要求进行明确， 并且基 于展开布线， 这样才能保证变频器的运行效果， 减少故障问题 的产生， 安装平台要求以及布线等方面的相关内容如下 2.2.1 安装平台要求 首先需要保证处于水泥平台， 并且无振动的现象， 否则就 会影响永磁同步电机驱动系统的运用效果； 其次， 在安装区域 需要设有冷却水管道， 无油滴、 水珠溅射极腐蚀性气体， 为其 安装作业的展开， 提供了相对便利的条件； 最后， 前后应当预 留足够的开门和接电缆、 冷却管等空间， 这样可以避免干扰因 素的产生， 为安装工作的开展提供了相对便利的条件。 2.2.2 布 线 在明确安装要求以后， 就需要展开布线作业， 首先针对动 力电缆应当选用屏蔽阻燃电缆，这样可以避免事故的发生[5]。 同时， 需要注意电缆额定载流量， 一定不能小于变频器额定电 流， 并且线路需要处于无交叉的状态， 以及与其他设备电缆应 当保持一定的距离， 这样才能保证皮带运输机运行的稳定性； 其次， 针对控制电缆应当选用矿用多芯电缆， 并且每芯横截面 积不小于 0.5 mm2， 对层单端可靠接地进屏蔽， 以此避免异常 现象的产生。 需要考虑动力电缆和其他电缆的走向， 一定要避 免混淆， 对电缆与电缆之间的距离进行严格的控制， 通常没有 特殊情况要求的话， 其间距不能小于 150 mm。 但是， 一定要与 动力电缆交叉的话， 就需要采用垂直交叉的方式， 确保其稳定 性； 最后， 针对接地电缆， 其横截面一定不能小于动力电缆横 截面积的一半， 并且为了满足皮带运输机运行和要求， 需要在 安装平台附近安装变频器专用接地极。 但是， 需要注重接地电 缆的长度， 应当是越短越好， 并且每台变频器接地电缆直接引 到专用接地极， 不允许接地电缆串并联， 否则对皮带运输机的 运行会造成一定的影响。 2.3 安全型低压交流变频器 安全型低压交流变频器是皮带运输机中一项重要的内 容， 对于保证其运行的稳定性和安全性， 给予了重要的支持。 因此， 在永磁同步电机驱动系统在运用的时候， 一定要注重该 方面， 其内容如下 （1） 需要根据皮带运输机的运行状态， 对速度参数进行调 整，并且通过利用系统控制，确保各个电机电流运行的平衡 性， 这样不仅可以实现良好的平衡系统， 也在一定程度上保证 了皮带运输机运行的稳定性。 同时， 针对多台变频器可以采用 互为主从的控制方式，可以有效解决相互间通信接口功率平 衡的稳定性[6]。 （2） 需要采用进口的元器件， 并且采用无编码进行控制， 以此避免产生异常问题。 3 永磁同步电机驱动系统运用的效果 皮带运输机通过利用永磁同步电机驱动系统，可以提升 自身的性能、 运行效率， 以及其他方面的效果。下面就对永磁 同步电机驱动系统在皮带运输机的具体运用效果进行了研究 （1） 通过利用变频器控制永磁同步电动机大转矩软起动， 这样皮带运输机启动的时候，起动动态张力的冲击力相对较 低， 可以有效避免机械故障的产生。同时， 与传统驱动系统相 比， 强度相同的状态下， 永磁同步电机驱动系统的动态安全系 数相对较高一些，可以有效保证皮带运输机运行的安全性[7]。 另外， 通过利用永磁同步电机驱动系统， 可以在多驱动的状态 下， 利用控制系统， 保证功率处于平衡的状态， 以及电机处理 的均衡性， 以此提升皮带运输机运行的性能， 延长其使用寿命。 （2） 根据皮带运输机的日常运输量， 对运输速度进行调 节， 这样可以保证皮带运输机处于最佳的运行状态， 以此实现 良好的运输。同时， 永磁同步电机驱动系统中没有齿轮， 所以 是不会发生齿轮咬合所产生的噪声，营造一个良好的皮带运 输机运行环境。 （3） 永磁同步电机驱动系统在皮带运输机中， 主要是与传 动滚动进行直接的连接， 这样可以去除中间的一些传动设备， 以此降低设备运行故障的产生， 并且也便于后期的维护， 降低 其成本[8]。 4 结束语 永磁同步电机驱动系统通过对皮带运输机的控制与调 节， 可以去除复杂的机械装置， 也促使皮带运输机结构变得较 为简单， 便于后期的维护， 降低成本， 并且也大大提高了皮带 运输机的运行效率。同时， 永磁同步电机驱动系统的运用， 可 以有效解决传统皮带运输机运行所产生的弊端，其运行性能 得良好的保证， 强化了皮带运输机运行的稳定性和安全性， 这 样对于煤矿生产综合效益的提升， 给予了重要的支持。 参考文献 [1]徐文鹏， 于野， 张雨.高压大功率永磁同步电动机直驱技术在港口带 式输送机上的应用[J].起重运输机械， 2019 （13） 119-123. [2]成荣杰.变频调速永磁电机在井下大巷带式输送机上的应用[J].内 蒙古煤炭经济， 2018 （1） 8. [3]巩庆刚， 李国贤.变频永磁直驱系统在皮带输送机上的应用[J].中国 水泥， 2019 （2） 107-108. [4]王涛.永磁直驱电机在带式输送机上的应用研究[J].中州煤炭， 2018， 40 （4） 182-185. [5]闫海， 宋方才， 井长辉.永磁同步电机驱动系统在皮带运输机上的应 用[J].中国设备工程， 2017 （21） 165-167. [6]郭正达， 孟俊文.低速大扭矩永磁同步电机变频驱动系统在主斜井 带式输送机上的应用[J].山西煤炭， 2018， 38 （5） 33-37. [7]靳昌军， 周存燕.永磁变频电动机直驱带式输送机在煤矿井下的应 用研究[J].价值工程， 2018， 37 （31） 186-187. [8]罗慧， 陈威龙， 尹泉.无电解电容永磁同步电机驱动系统控制策略综 述[J].电气传动， 2019， 49 （4） 13-20. 收稿日期院2020-07-14 作者简介院魏 晓 （1971- ） ， 男， 汉族， 甘肃华亭人， 高级工程师， 硕士研究生在读， 主要从事煤矿机电设备技术管理工作。 能源管理 159