SINAMICS S120在大型下運皮帶機項目中的應用分析

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110141）

SINAMICS S120在大型下運皮帶機項目中的應用分析

劉海洋 劉小珩 馬洪才

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽 110141）

本研究針對太鋼嵐縣鐵礦項目下運1號主皮帶設計要求，經(jīng)計算、比較、論證，從經(jīng)濟性、先進性角度分析，最終選用了西門子S120系列四象限變頻驅動方案。基于此，本文分析了SINAMICS S120在大型下運皮帶機項目的應用。

下運皮帶機；S120；功率平衡

1 配置方案

1.1 智能型電源模塊SLM

由于皮帶在下運工作方式下，電機長時間處于發(fā)電狀態(tài)，采用12脈整流回饋單元可將電機產(chǎn)生的電能全部回饋到電網(wǎng)，過載能力強（圖1），而且不會污染電網(wǎng)，有較大的經(jīng)濟效益。

1.2 單軸電機模塊

選用絕對值編碼器、通過DRIVECLIQ接口與電機模塊和主控單元之間進行快速數(shù)據(jù)交換，可實現(xiàn)對皮帶啟停的精確矢量控制，同時出色的過載能力（圖2）縮短了制動時間，有效的降低了事故停車所帶來的危害程度。

圖1 智能型電源模塊過載能力圖

圖2 單軸電機模塊過載能力圖

圖3 網(wǎng)絡配置圖

1.3 控制單元CU320

CU320，它是驅動系統(tǒng)的大腦，負責控制和協(xié)調整個驅動系統(tǒng)中的所有模塊，完成各軸的電流環(huán)、速度環(huán)的控制，并且同一塊CU320控制的各軸之間能相互交換數(shù)據(jù)，即任意一根軸能夠讀取控制單元上其它軸的數(shù)據(jù)，皮帶機上主要用到多軸之間的矢量控制。根據(jù)連接外圍I/O模塊的數(shù)量、軸控制模式、所需的功能以及CF卡的不同，1塊CU320通?？刂?個矢量軸。

1.4 S120 系統(tǒng)網(wǎng)絡的組態(tài)

采用西門子S7300系列PLC，使用PROFIBUS DP進行通訊，以下是三臺變頻器和一個IO從站的組態(tài)（圖3）。通過主站S7300的網(wǎng)絡接口可與DCS進行遠程通訊，實現(xiàn)對本站點的遠程監(jiān)控。

1.5 主站與S120各從站的通訊

為了提高系統(tǒng)高效性、穩(wěn)定性，主站與S120各DP從站數(shù)據(jù)傳輸采用通訊方式，同時各電機模塊可通過內部DRIVE-CLIQ電纜進行數(shù)據(jù)交換，進一步提高了通訊效率。

2 先進性分析

2.1 軟啟動

下運皮帶機的啟動需要求電機輸出足夠低的轉速，以及一定的過載能力。整流環(huán)節(jié)先啟動后，啟動逆變，并給低速，檢測到所有電機電流均上升到一定值后（變頻器空載穩(wěn)定電流值加上額定電流值的五分之一），緩慢打開制動器，皮帶可緩慢提速。

2.2 軟制動

S120變頻器可實現(xiàn)1.5倍過載持續(xù)60s，主控發(fā)出事故停車信號后，控制逆變快速停車，并檢測電機轉速，如檢測到電機轉速降到額定轉速的3～5%，此時控制制動器上閘，S120變頻器和盤式制動器的配合使用實現(xiàn)了軟停車，有效的減小了對設備的沖擊，延長了設備的使用壽命。

2.3 功率平衡

經(jīng)過PLC和變頻器的高效通訊，實現(xiàn)了多驅動之間的功率平衡，如皮帶中部的多點驅動，做轉速同步，主電機電流值、轉矩值發(fā)給其它從屬電機；對于尾部、中部驅動，所有電機需要做轉速同步，中部位置的多點驅動中主電機的電流、轉矩值要發(fā)給中部其他從屬電機。

2.4 經(jīng)濟效益

S120系列變頻可將全部電能回饋到電網(wǎng)，諧波少，無污染。以選用3*800kW變頻器為例，實際滿負荷工作每小時反饋1600kW電能計算（1600kW*每天工作18小時*每年工作360天），每年可向電網(wǎng)提供無污染電能10368000度。

3 推廣應用

隨著帶式輸送機理論研究的發(fā)展及其在散狀物料輸送領域的應用推廣和大力發(fā)展，在長距離、大運量運輸系統(tǒng)設計中常常難以回避下運輸送方式，特別是長距離、大運量、較大傾角的下運帶式輸送機，可較大幅度地減少開采區(qū)的巷道工程量，降低基建費用和縮短施工周期，發(fā)電運行時還可向電網(wǎng)輸電，具有較大的經(jīng)濟效益，是一種極具發(fā)展前途的節(jié)能設備心。因此迫切需要對下運帶式輸送機的設計理論和設計方法進行深入研究。選配S120四象限變頻器的設計應用，為復雜工況下的大運量下運皮帶機的設計奠定了一定基礎。

[1]安文東.采區(qū)下運皮帶機設計應用[J].山東煤炭科技，2002:59-60.

[2]四象限變頻器技術介紹[J].變頻器世界，2006，10:78-79.

TE08 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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