皮帶機驅動方式及控制方法

◎孟祥輝，牛曉東，朱耀強

（1.中國港灣工程有限責任公司機電裝備分公司，北京 100027；

2.中糧工程科技（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450053）

皮帶機驅動方式及控制方法

◎孟祥輝1，牛曉東1，朱耀強2

（1.中國港灣工程有限責任公司機電裝備分公司，北京 100027；

2.中糧工程科技（鄭州）有限公司，河南 鄭州 450053）

皮帶機的驅動布置方式有多種，根據不同的情況設計者要進行合理的選擇，不但要根據地理位置、功能需求還要結合電氣專業的相關知識優化選型。

皮帶機驅動布置方式；S曲線控制方式；變頻器；上位機操作軟件

隨著現代工業的發展，煤炭、礦石成為工業發展的原始動力。然而由于工業與能源的布局不匹配導致物料運輸成為至關重要的一個環節。通過對各種運輸方式的對比，皮帶機運輸有著得天獨厚的優勢。世間萬物都需要遵守能量守恒定律所以皮帶機驅動動力就是制約其發展的關鍵要素之一。現在就根據皮帶機的特點淺談一下其驅動方式及控制方法。

1　皮帶機驅動方式

皮帶機顧名思義就是利用皮帶作為運輸載體，而皮帶是橡膠制品所以其最基本的特性就是具有延展性。另外由于是物料運輸所以其布置具有分散性。根據皮帶機以上兩個特性，在選擇驅動裝置時就要充分考慮如何克服難點。為了能夠給皮帶機提供足夠的動力，我們會根據皮帶機動力驅動的位置劃分為：頭部驅動、頭尾部驅動、頭部及中間驅動3種方式。驅動裝置啟動方式劃分為：直接啟動（功率不大于37 kW）和軟啟動2種種方式；軟啟動分為液力耦合器啟動（按照電壓等級又可分為中壓直接啟動、低壓直接啟動）和變頻器啟動2種方式。

2　驅動布置的選擇

2.1從動力驅動位置分析

因為使用皮帶機運輸基本上都是進行中長距離物料輸送，所以，皮帶機頭尾的距離相對較遠，綜合動力、控制、監控等眾多因素變電所一般會設置在皮帶機頭部轉運站附近。驅動裝置距離同一變電所距離越近，各種電纜的使用量會大大減少；另外驅動裝置較集中，也方便設備的監控和控制。如果采用頭尾驅動，有2種配電方式：①在同一個變電所進行配電和控制，這樣勢必會造成其中一側的驅動裝置要敷設很長的電纜，從而增加項目成本造價（因需考慮壓降因素此電纜的截面積還需適當放大），同時因為此種方式驅動裝置不在一個位置，無疑增加了2個位置驅動的同步控制、信號采集的難度；②在頭尾分別設置2個變電所進行配電和控制，這種方式克服了第一種方式電纜敷設的問題但需要在頭尾分別設置一套供電系統和控制系統。頭部及中間驅動這種方式一般用在中間位置出現大的爬坡或者大角度轉彎的情況下，其配電和控制可根據驅動之間的距離綜合考慮，更接近以上那種方式。

2.2從驅動裝置啟動方式上分析

因為直接啟動就是通過控制接觸器閉合或打開，從而控制是否給驅動裝置提供動力電源（只能通過液力耦合器的機械作用進行調節驅動裝置和滾筒的轉速比）。這種控制方式只有通與不通2種狀態，控制方式簡單易實現，但對于驅動裝置的電流、電壓、力矩、轉速等重要參數無法進行監測，即使通過增加相應監測設備對相關參數進行采集，也無法根據這些時時參數對驅動裝置進行有效的調節和控制，從而達到最佳效果。所以這種控制方式一般只適合于驅動裝置功率較小、對控制要求不高的皮帶機。相對于低壓直啟，中壓直啟的優點是能夠提供大動力、減少線路壓降損耗；但其缺點在于電壓級別較高，存在一定的安全隱患。

3　S曲線控制方式

3.1變頻器控制驅動

可以通過調整變頻器的給定值調節驅動裝置速度和力矩，從而實現對皮帶機滾筒速度的控制，變頻器同時具有非常強大的數據采集和處理能力，故可以實現電流單閉環控制或者速度、電流雙閉環控制。變頻器之間也可以通過自身的通訊信議交換各種數據。因此，在實現多驅動之間的同步控制上有著得天獨厚的優勢。另外，因皮帶機具有一定的延展性，所以在皮帶機啟動到正常運行需要一個特殊的控制方式，下邊介紹一種S曲線控制方式。圖1為皮帶機隨著啟動時間給定頻率的變化圖，其中T4-T1階段為皮帶機加速啟動段，T1-T2為皮帶漲緊段，T2-T3段為皮帶機啟動段，T3后為皮帶機正常運行段，T0為皮帶機停車段。其各曲線段計算公式見（1）、（2）、（3）、（4）。

相關參數設定經驗值可參考以下數據：T1 10～40 s；T2 10～40 s；T3 50～200 s；啟動下限（fL）5～10 HZ；啟動上限（fM）下限—50 HZ。

這些數據可以在PLC程序中固化也可以通過上位機操作軟件進行設置（特別提示：操作軟件上需設置操作權限）。

圖1　皮帶機隨著啟動時間給定頻率的變化圖

3.2頭部多套驅動裝置驅動的皮帶機

如果皮帶機是頭部多套驅動裝置驅動，可以在變頻器中設置主從驅動關系，自動化PLC控制系統只控制主機，從機通過主從驅動裝置之間的同步光纖進行通訊控制。如果皮帶機為頭尾驅動，其主從驅動裝置可以通過PLC進行數據交換，從而實現主從同步的效果，但此種方法實現的同步控制精度要遠遠低于通過主從驅動裝置之間的同步光纖通信控制方式。

4　小結

以上簡單描述了皮帶機驅動設置及控制方式，因為每個現場的工藝要求和條件各不相同，具體需要采用哪種驅動方式需要結合實際需求去綜合考慮，但最終目的就是要達到最佳性價比。

[1]張 鉞.新型圓管帶式輸送機設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2007.

[2]任元會，卞鎧生，姚家袆.工業與民用配電設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2005.

Brief Discussion of Belt Conveyor Drive Mode and Control Methods

Meng Xianghui1，Niu Xiaodong1，Zhu Yaoqiang2
（1.China Harbour Engineering Co. Ltd.， Beijing 100027， China；
2. Zhengzhou Science Research & design Institute State Administration of Grain Reserve， Zhengzhou 450053， China）

There are many types of belt conveyor drive arrangement， thus the reasonable choice of arrangement should be made according to different situations， not only should according to the geographical location， functional requirements and also combined with electrical professional knowledge to optimize the selection.

Types of belt conveyor drive arrangement； Scurve control mode； Inverter； PC operation software

TD528.1

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.06.022

孟祥輝（1982-），男，工程師；主要研究方向為機電工程管理。

牛曉東（1972-），男，工程師；主要研究方向為電氣工程專業。

朱耀強（1982-），男，工程師；主要研究方向為糧食倉儲及物流工藝研究設計。