長距離大運量帶式輸送機電氣及控制研究

梁振洪，左成兵

（1.江門市南方輸送機械工程有限公司，廣東 江門 529000；2.中紡糧油（日照）有限公司，山東 日照 276800）

隨著我國經濟的不斷發展與科學技術的不斷推進，我國社會生產方式發生了很大的變革，各領域與行業的競爭越來越激烈。尤其是在經濟全球化與信息快速發展的時代背景下，各個行業對輸送機的要求越來越高，不再單純依靠傳統的人工生產模式。生產中使用大功率機電設備和長距離帶式輸送機，不僅極大地提高了工作效率，而且擴大了生產規模，生產過程形成了一定的規范化與科學化，實現經濟效益與社會效益的最大化。就長距離大運量帶式輸送機電氣以及控制進行分析具有現實意義。

1 長距離大運量帶式輸送機概述與特點分析

隨著經濟與科技技術的不斷發展，長距離大運量帶式輸送機也在不斷地改進與完善，堆料與取料是長距離大運量帶式輸送機的2項重要工作。長距離大運量帶式輸送機一般需要多個電機驅動，電機對于長距離大運量帶式輸送機的運轉非常重要。

但是，多個電機驅動的帶式輸送機存在一定的弊端與問題，不僅要考慮帶式輸送機的要求與運行狀態，還要解決各個電動機在啟動和停止以及后期運行過程中的功率平衡性、速度同步性。現階段，我國倡導走可持續發展的道路，充分利用資源，減少資源的耗費，很多資源都是不可再生的，所以要提高燃料的利用率，保護環境，減少對環境造成的污染。因此，國家倡導建立大型發電機組的電廠。電廠需要的資源消耗量也會隨之增加，這就對長距離大運量帶式輸送機工作的可靠性和穩定性提出了更高的要求。在啟動和停止時要盡量減少輸送帶負荷變化，避免由于輸送帶張力過大或者突然變化而導致輸送帶發生斷裂。還必須平衡電動機啟停和運行過程中的功率大小，否則會造成電機的拖動電流不平衡，使電機過載太大或者導致電氣故障，甚至會導致輸送帶崩斷或者滾筒斷軸等故障，不僅影響生產效率，還會對人身安全造成一定的影響。

圖1 1500t/h長距離大產量帶式輸送機

圖2 長距離大功率的托輥式皮帶輸送機（總共長度為3.5km）

2 長距離大運量帶式輸送機電氣以及控制分析

長距離大運量帶式輸送機運行是依靠多個電動機驅動的，如果電機的電流還不平衡，不僅會導致設備出現各種故障，還會影響現場工作人員的人身安全，給周圍人們的生命安全和財產安全帶來威脅。所以長距離大運量帶式輸送機的電氣和控制是當前需要解決的重點問題，也就是說要不斷優化長距離大運量帶式輸送機的啟動問題，比如適當地延長啟動時間或者降低傳輸帶上的張力，加強各個電機的拖動電流的平衡性。另外可以采取有效措施保證長距離大運量帶式輸送機輸出功率的問題，保證各個電動機輸出功率的協調一致性。下面從幾個方面就長距離大運量帶式輸送機的電氣和控制系統進行具體分析。

（1）配電系統。主要包括電力的高壓輸送系統、低壓配電系統以及用電設備，相關管理人員不僅需要具備多方面的專業知識，還需要熟練掌握電氣施工技術與我國現行的施工驗收規則。皮帶輸送機的10kV供電采用機頭、機尾配電點，機頭和機尾高壓配電系統除了高壓進線柜外，還需要配備饋線柜和PT柜、1臺饋線給變壓器供電，變壓器再與低壓配電裝置銜接，最后由低壓配電裝置配電到所有的用電設備。

我國大型建筑或是遠程電力輸送一般都會用10kV的電壓進行傳輸，即通過配電系統將電壓轉化為10kV，然后再把電力分配到各個終端設施中，最后再通過自動化技術轉換成220V或者380V的常規電壓，再輸送到社會生產的各個領域當中。皮帶輸送機系統是配電系統中十分重要的組成部分，內部結構十分復雜，如果頭尾兩路供電中一路電源出現故障而另一路電源正常，就會造成機頭或機尾電機單獨驅動輸送機，最后引起正在運行驅動電動機的變頻器電流過大、過負荷故障。因此，必須對配電系統的整個運行狀況進行嚴格監督與控制，做到一路電源和其他路電源互鎖控制，防止出現皮帶輸送機系統單臺電機單獨驅動現象，從而提高皮帶輸送機的穩定性與可靠性。

圖3 變頻器控制原理圖

（2）變頻器驅動系統。隨著技術的不斷創新與制造水平的不斷提高，長距離大運量帶式輸送機的結構也逐漸在完善，如今的長距離大運量帶式輸送機使用比較普遍的驅動方式有鼠籠電動機差動式輪系統和鼠籠電動機調速型液力耦合器。在對長距離大運量帶式輸送機配件的選擇上，一般都是選擇最好的配件型號，比如電機、減速機等的配件質量與設備的生產效率有直接的關系，配件質量在一定程度上決定著長距離大運量帶式輸送機的運行效率。一般經濟實力強的客戶會選擇國外的產品，經濟實力較弱的客戶會選擇國內的產品。在新世紀的時代下，我國研發與設計的配件質量取得了較大的進步，很多客戶選擇國內研發的產品。

皮帶輸送機選用變頻器加變頻電動機的方式，無論是在輕載還是重載，都可以實現啟動和停車或者運行過程中驅動電動機之間的功率平衡，還可以滿足輸送帶運行速度的要求。皮帶機的驅動電機采用頭2臺、尾3臺的結構方式，在機頭與機尾分別布置1臺變頻器和3臺變頻器備用。為了更好地實現皮帶輸送機頭部和尾部變頻器的調速和功率的系統性與平衡性，變頻器系統在頭部和尾部分別設置一臺控制箱，通過控制箱監測變頻器運行狀態，包括對監測運行參數、監測遠程計量、供配電系統故障報警以及監測電能質量等多方面內容，實現頭部和尾部變頻器控制箱之間的光纜連接，從而使變頻器成為靈活有序的一個整體。

圖4 PLC控制系統網絡架構圖

（3）控制系統。除了變頻器系統使用PLC以外，皮帶輸送機的控制系統也應用PLC， 控制系統以PLC為核心。在機頭與機尾分別設置PLC控制柜一臺，還有一臺控制操作臺。

控制操作臺工控機利用通訊模式采集設備及現場信號數據，對整個供配電系統運行數據自動分析，記錄電氣設備運行狀態，對電氣設備的運行狀態實時跟蹤監督。實時采集變頻器狀態信號，控制變頻器的啟動與停止，根據設備運行變化識別變頻器運行過程中以及存在的異常現象，并且在收到誤差數據的同時采取針對性措施處理。由于控制系統獨特的精密性和特殊性，控制系統運行的穩定性與安全性很容易受到外界因素的影響，比如溫度的變化、濕度的跌漲以及氣壓的大小等。通過遠程控制站信號模塊采集機尾附近的主電機溫度信號、滾筒溫度等信息數據。每臺PLC控制柜均設置一臺UPS不間斷電源，為PLC控制系統等設備提供充分的電量，對皮帶機輸送線整體運行過程進行連續檢測。

3 長距離大運量帶式輸送機未來發展趨勢分析

隨著我國的科學技術與經濟不斷發展，我國自主研發出的減速機與電機等產品的配件，在質量上有了很大的進步，有的可以與國外的水平相媲美。長距離大運量帶式輸送機在作業過程中，設備的運行都是依靠傳感器進行識別，依照一定的指令進行自動的取料與堆料操作，長距離大運量帶式輸送機真正實現了智能化與無人化的方向發展，大大提高了作業的效率。長距離大運量帶式輸送機已經邁向了先進的技術水平，而且也促進了我國經濟水平的快速提高與發展。

4 結語

在當下不斷發展的時代下，長距離大運量帶式輸送機被廣泛應用到各個領域，電機廠、碼頭與煤廠等多個領域的發展都離不開長距離大運量帶式輸送機，隨著科學技術與經濟的快速發展，各個行業對長距離大運量帶式輸送機的性能與質量提出了更高的要求，我國還需要進一步探究與完善長距離大運量帶式輸送機。