變頻技術在整芯阻燃輸送帶生產線上的應用

王云芝

（安徽中意膠帶有限責任公司，安徽 淮北 235000）

安徽中意公司生產的煤礦用織物整芯阻燃帶具有高彈性、耐磨損、抗燃燒、使用壽命長等特點，適用于中、長距離輸送較高載量，是煤礦、碼頭輸送粉料、粒料和塊狀無腐蝕性物料的首選輸送帶。

1 阻燃帶生產線介紹、工藝要求和設備概況

阻燃帶以煤礦用輸送帶整體帶芯為骨架材料，帶芯在多臺牽引電機的拖動下，首先經過脫毛、烘干處理，然后經過多種化工原料配制的糊料浸泡，再通過一段距離很長的塑化烘箱（熱量由熱交換器通過風機供給）加溫烘干，最后利用擠出機由特制的模具把PVG橡膠（或PVC塑料）粉料加熱熔化后成為覆蓋膠粘貼在帶芯的正反兩面。阻燃帶產品有650mm～1600mm多種規格和5～13級多種級別，不同規格和級別的阻燃帶需要的覆蓋膠寬帶、厚度和用量不同。正反兩面覆蓋膠的厚度也不同，覆蓋膠的提供量是由擠出機螺桿的轉速決定的，而且帶面覆蓋層要厚度均勻、附著力強、光澤度好。為了保證各種產品的質量，必須要求帶芯的運行速度和擠出機螺桿的轉速配合協調，電機的速度變化響應要快。帶芯的運行速度是由安裝在不同位置的6臺5.5KW牽引電機的轉速決定的，兩臺擠出機螺桿轉速分別是由2臺55KW擠出機電機轉速決定的。塑化烘箱的溫度要求恒溫，它是通過數顯溫控儀控制16臺5.5KW熱風機實現的。

2 變頻控制的優勢

變頻器工作原理。異步電動機內旋轉磁場的轉速（又叫同步轉速）n。＝60f／p，電動機的轉速公式為：n＝60f（1－s）／p，其中f為輸入電流頻率，p為旋轉磁場的極對數，s為轉差與錠子磁場轉速之比，即轉差率，故改變供電電源的頻率便可改變其轉速，因此交流變頻調速是最簡單、最有效的交流異步電動機調速方式，它通過改變異步電動機的輸入電流頻率，實現轉子轉速的調節。其優勢主要體現在：（1）節能（工頻狀態下運行可節電3%～7%，低頻時節電40～60%）；（2）調速性能好 ，與其它形式的交流調速相比，在調速范圍、靜差率、動態相應等性能指標上具有明顯的優勢；（3）啟動、制動特性好，能夠對電動機加、減速曲線進行設置；（4）啟動電流小，且啟動平滑無沖擊，延長設備使用壽命；（5）能夠同時改變頻率和輸出電壓，盡量避免電機出現過熱情況，從而達到降低故障率的目的；（6）調節精度比較高，帶有速度反饋閉環控制，起運行中安全性能非常高；（7）有專用冷卻風扇、低頻時散熱效果好。此技術的廣泛應用，極大地推動了異步電動機的節能降耗。變頻器的保護功能很強而且全面：有過流、過壓、欠壓、缺相、過熱、接地保護等。

3 變頻器電機取代傳統電機

2006年技術改造之前，安徽中意膠帶公司使用的擠出機電機是2臺75KW的三相異步換向器電動機。此種電機具有遙控裝置、測速發動機、鼓風機、整流子、換向器、集電環等，結構復雜，故障率高，調速范圍小，動態響應慢，速度精度低。作為整條生產線的牽引電機是電磁調速異步電動機（亦稱滑差電機），在結構上比一般異步電動機增加了電磁轉差離合器和測速發電機，通過控制器只可在10：1或其他速比范圍內進行無極調速。普通異步電動機在額定負載（額定工作點）附近運行時的效率最高在74～92%之間，但在空載時其仍運行于額定磁通，勵磁電流不變，鐵損和由勵磁電流產生的定子銅損保持不變，電機的運行效率和功率因數會明顯下降。因此，對于長期輕載運行或負載變化范圍較寬的異步電動機，存在很大的節能空間?，F在工業上廣泛使用的變頻專用電機的優點是結構簡單，有專用冷卻風扇，能在低速區長期運行，維修率低，調速方便。

4 控制方式的改進

傳統的電機控制多數采用接觸器控制。此種控制線路復雜，故障率高，自動化程度低。2006年安徽中意膠帶公司在全國率先把變頻技術應用到擠出機控制上，兩臺75kw變頻專用電機取代了異步換向器電機，多年的實踐證明了這種控制方式的優勢。2010年中意膠帶公司在搬遷到新廠區后，阻燃帶生產線全面應用了變頻技術，16臺5.5kw的熱風機、6臺5.5kw的牽引電機、2臺75kw的擠出機電機和一些輔助電機（冷卻循環水泵、真空泵、振動泵、卷取機）全部采用變頻電機。這些電機的控制全部采用了變頻器，并且根據負載的特性不同，選用不同的類型。熱風機、水泵、真空泵、振動泵、卷取機采用通用型變頻器，牽引電機和擠出機電機采用矢量型變頻器?，F在經過安裝、調試、試運行后，已經全部投入正常使用。

為了滿足生產的要求，對于不同的電機采用不同的控制方式：熱風機采用了面板加端子控制，如圖（1），擠出機電機采用面板加端子控制，電位器給定模擬信號調速，如圖（2）。

圖1

圖2

由于在生產中帶芯要有一定的伸展力，所以多臺牽引電機采用點動與長車相結合、頻率源由主頻率源和輔助頻率源疊加給定，兩種模擬信號通過調節不同的電位器產生、組合，實現獨立調速控制與同步聯動調速控制，既能同啟、同停、又能同速運行，而且每臺電機的速度可以單獨微動調節，如圖（3）和圖（4）。

圖3

圖4

整條生產線在進行技術改造后，操作簡單方便，直觀明了，電氣控制部分故障率明顯降低，設備運行平穩。變頻器的輸出端子接有電流表和轉速表，有利于操作人員及時動態地檢測電機在實時運行中出現的各種參數。牽引電機和擠出電機長期運行在20～30Hz之間就能滿足生產要求，所以通過變頻器控制大大節約了用電量，降低了產品的生產成本，給公司直接帶來了很大的經濟效益。

［1］馬揚.變頻技術在礦井通風上的節能分析［J］.淮北職業技術學院學報，2012（3）.

［2］李正吾 .新電工手冊［M］.合肥：安徽科學技術出版社，2003.

［3］曹光華 .電工安全技術［M］.合肥：安徽人民出版社，2010.