英威腾GD5000系列高压变频器在新疆某矿业6km皮带机上的应用

一、变频器驱动皮带运输机是行业应用主流

皮带运输机是以运输带作为牵引和承载物料的连续运输机械。运输带绕经驱动滚筒和各种改向滚筒，由拉紧装置给以适当的张紧力，工作时在驱动装置驱动下，通过滚筒与运输带之间的摩擦力和张紧力，使运输带运行。物料被连续地送到运输带上，并随着运输带一起运动，从而实现对物料的输送。带式运输机主要部件包括驱动装置、滚筒组、垂直拉紧装置、托辊组、清扫器、运输带、安全保护装置等 。

现有大多数皮带机采用工频拖动，有直接启动、液力耦合启动、软启动等方式。由于电机长期工频运行，加之液力耦合器等效率等问题，造成皮带运输机运行起来非常不经济;同时，由于电机启动冲击大，在机械上产生剧烈冲击，加速机械磨损;还有运输带、液力耦合器的磨损和维护等会产生较大费用。这对于现在创建低碳、节能型社会是不相符的。

由于变频器的调速范围宽，启动转矩大，可在重载下缓慢启动，启动安全性高。对于多电机驱动的皮带机，变频器主从同步控制性能好，主从控制功率均衡。同时，变频器的使用对电机功率因数也有显著提高。在运输系统配置物流传感器后，可根据实际物料流量需求自动调节皮带机运速，经济节约。

总体来看，皮带运输机由变频器来驱动，对节约社会能源、增加企业效益都具有非常现实的意义，变频器驱动皮带运输机已成为行业应用主流。

二、新疆某矿业皮带机项目背景

新疆某矿业公司新建101皮带机项目，为上行皮带，其长度约6km，采用4台高压永磁同步电机驱动，电机规格为10kV/1400kw。头部3台电机，尾部1台电机。皮带机驱动示意图如下：头部电机M1、M2驱动同一个滚筒，M3驱动换向滚筒。头部电机M1、M2、M3距离很近，视为刚性连接。头部3台电机与尾部电机M4之间为6km长皮带，视为柔性连接。

皮带设计要求如下：

1、永磁同步电机：

U=10kV，N=1400kW×4(头3尾1)，n=74r/min

2、胶带宽度：B=1600mm，

运量：Q=4000t/h，运速：V=5.5m/s

3、机长：L=6290m，提升高度：H=45m

三、英威腾变频系统方案

根据客户需求，英威腾为其量身定做了GD5000高压变频器主从控制方案，方案配置长距离光纤通讯模块，满足头部与尾部变频器之间长距离光纤通讯的要求。

GD5000控制系统采用DSP+FPGA+ARM多核控制系统，使用先进的无速度传感器矢量控制方式，适用于高压异步、同步电机调速。控制精度高，动态响应快，低频输出转矩大;主从控制技术能够实现对多台电机协调控制，实现功率均衡。

1、主从控制方案简介

头部3台变频器与尾部1台变频器主从控制采用光纤通讯，光纤连接方式为环形连接，光纤接口位于变频器控制柜内。变频器自身通过主从控制可以实现功率均衡。

实现功率均衡的方式是：通过高速通讯，把从变频器的输出功率报告给主变频器，主变频器分析判断计算后，调整从变频器的运行频率，达到两台或者多台变频器输出功率基本相一致，功率误差控制在5%以内。

主从控制系统图如下：

4台变频器均采用矢量控制。头部3台电机为刚性连接， 1号作为主机，采用速度控制，2号和3号两台从机采用转矩控制。尾部4号机与头部之间视为柔性连接，采用速度控制。

主要参数如下：

2、现场运行状况

设备调试完成，4台电机速度同步，功率均衡。带料运行时电机运行电流相差在1A左右，运行效果得到用户高度认可。

3、现场照片

头部3台变频器

头部电机M1和M2

101皮带机

四、结束语

在该皮带运输机项目中，负载电机为高压永磁同步电机，主、从电机之间既有刚性连接，又有柔性连接，GD5000变频器软件控制性能得到全面检验。头部变频与尾部变频相距约6公里，长距离光纤通讯，控制信号长距离传输可靠性和稳定性也得到验证。通过实践证明英威腾GD5000高压变频器主从控制方案完全满足现场使用要求。

英威腾先进的多台电机主从控制技术在皮带运输机上成功应用，体现了公司在矿山行业雄厚的技术实力。成熟的解决方案，优异的产品性能，良好的现场服务得到客户高度认可。