摘要：高壓變頻器不僅能實現(xiàn)皮帶機(jī)的無極平滑調(diào)速，更可以調(diào)高皮帶機(jī)運行的經(jīng)濟(jì)效益。在遠(yuǎn)距離大載量輸送皮帶機(jī)項目上，多采用多機(jī)驅(qū)動的方式。對于驅(qū)動皮帶機(jī)這類柔性輸送設(shè)備的關(guān)鍵是各驅(qū)動之間的轉(zhuǎn)矩平衡，本文介紹了希望森蘭SBH系列高壓變頻器在新疆東方希望有色金屬有限公司5×350MW電廠輸煤系統(tǒng)上的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：高壓變頻器 皮帶機(jī) 長距離 協(xié)調(diào)
一、 項目概況
新疆昌吉州吉木薩爾縣五彩灣工業(yè)園區(qū)準(zhǔn)東經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)為國家級開發(fā)區(qū)，是國家西部“一帶一路”的能源核心區(qū)，是國家“疆電外送”的重要基地，國家最大的煤制天然氣項目示范區(qū)。處于該開發(fā)區(qū)的準(zhǔn)東煤田是國家確定的第十四個能源基地，是新疆五大煤田之一，也是我國發(fā)現(xiàn)的最大的整裝煤田。煤炭資源探測預(yù)測儲量3900億噸，占全疆儲量（2.19萬億噸）的17.8%。目前，已探明煤炭資源儲量2136億噸。煤炭資源品質(zhì)優(yōu)良，主體為31號不粘煤，具有低灰(6.55%)、低硫(0.37%)、富含油的特點，平均熱值達(dá)到6784大卡/公斤，是良好的動力和化工、制油用煤。
新疆東方希望有色金屬有限公司是中國大型民營企業(yè)東方希望集團(tuán)的全資子公司，于2010年12月30日在新疆昌吉州準(zhǔn)東國家級經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)成立。項目一期年產(chǎn)80萬噸電解鋁項目于2011年存開工，當(dāng)年即投產(chǎn)。整個東方希望工業(yè)園總體規(guī)劃240萬噸電解鋁，120萬噸鋁用陽極碳素、裝機(jī)容量4200MW發(fā)電機(jī)組、130萬噸鋁深加工，45萬噸工業(yè)硅等項目。全部建成后將形成煤、鋁、電、碳素、工業(yè)硅、鋁深加工等為一體的超大型現(xiàn)代化循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園。新疆希鋁是其中的核心企業(yè)，一期建成5×350MW機(jī)組，二期5×350MW已于2015年10月并網(wǎng)1臺機(jī)組。新疆東明塑膠有限公司于2012年建成2×100MW，2×135MW機(jī)組。目前總發(fā)電裝機(jī)容量約2570MW，每小時燃煤，每天燃煤約30000T。燃煤主要由天池能源2號露天煤礦供給，煤礦距新疆東方希望工業(yè)園直線距離約15km，在皮帶機(jī)項目正式投運之前均采用汽車運輸，每噸運費約15元，每天運費投入近50萬，運費占煤炭總成本近1/5。為了控制運費，控制生產(chǎn)成本，東方希望投資2.5億元新建一條25公里長距離皮帶機(jī)代替原來汽車運輸。
二、 皮帶機(jī)設(shè)備概況
新疆東方希望長距離輸煤皮帶機(jī)系統(tǒng)主要由天池TC01、BC01，BC02、BC03、BC04這5條長距離皮帶組成。其中亞洲單體最長的皮帶為BC02，BC01正在建設(shè)之中。每條皮帶均由皮帶機(jī)、抱閘裝置、減速機(jī)、驅(qū)動電機(jī)、皮帶秤、拉線開關(guān)、跑偏傳感器、拉進(jìn)裝置、滾筒、托輥、支架等組成。
其中部分主要皮帶設(shè)計參數(shù)如下：
TC01皮帶長2351.8m，寬1.400m，設(shè)計運量Q=3000T/H，采用頭二尾一的驅(qū)動方式。
BC02皮帶長10660.5m，寬1.600m，設(shè)計運量Q=4000T/H，采用頭三尾二的驅(qū)動方式，頭部兩臺滾筒采用同軸鋼性硬連接。
BC03皮帶長3505.8m，寬1.600m，設(shè)計運量Q=4000T/H，采用頭三尾一的驅(qū)動方式，頭部兩臺采用同軸硬性連接。
BC04皮帶長1023m， 寬1.600m，設(shè)計運量Q=3000T/H，采用頭部單臺電機(jī)驅(qū)動方式。
東方希望長距離皮帶系統(tǒng)圖如下：
三、 系統(tǒng)構(gòu)成
因為皮帶機(jī)整個輸配電距離接近25km，為滿足輸供配電需要，東方希望新增一路35kV長距離大皮帶輸電專用線路。從東明塑膠采用架空明線至各個轉(zhuǎn)運站變配電室。具體配置如下：
四、 第三代SBH系列皮帶機(jī)主從協(xié)調(diào)控制高壓變頻器特點
長距離輸送皮帶機(jī)多數(shù)采用多滾筒驅(qū)動，多臺電機(jī)驅(qū)動同一滾筒時，由于滾筒及減速機(jī)齒輪等機(jī)械設(shè)備在制造過程中存在誤差，且長距離皮帶機(jī)由于地形、皮帶與滾筒之間的包絡(luò)角不同等原因，皮帶在頭部及尾部拉進(jìn)力度并不完全一致，加上驅(qū)動滾筒的電機(jī)的電氣參數(shù)也有一定差異，不可避免的會出現(xiàn)力矩不同步問題。速度快的電機(jī)將承受較重負(fù)載，速度慢的電機(jī)將被拖動，在減速時更容易造成被拖動電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，造成設(shè)備報過壓故障而停機(jī)。為確保皮帶機(jī)系統(tǒng)的運輸能力及安全運行，應(yīng)保證皮帶機(jī)機(jī)頭與機(jī)尾的各滾筒同步啟停，保證各滾筒之間的功率平衡。
在以往皮帶機(jī)應(yīng)用經(jīng)驗中我們還發(fā)現(xiàn)長距離皮帶機(jī)運送物料時，皮帶機(jī)受物料重力，易造成上皮帶松弛，造成皮帶機(jī)打滑，在物料厚度增加時，皮帶機(jī)打滑現(xiàn)象較為明顯。
為解決以上長距離多機(jī)驅(qū)動皮帶機(jī)的以上問題，森蘭技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊為皮帶機(jī)專門研發(fā)了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)最多可連接8臺變頻器，可任意選定一臺變頻器作為主機(jī)，其他變頻器作為從機(jī)。協(xié)調(diào)柜接受上位機(jī)的頻率給定信號，并將該頻率給定信號采用通訊的方式傳送給主機(jī)，再將主機(jī)的輸出力矩采用通訊的方式通過協(xié)調(diào)柜轉(zhuǎn)發(fā)至從機(jī)，實現(xiàn)主從變頻器之間的力矩平衡。協(xié)調(diào)柜與主從機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換采用光纖通訊的方式。
在實際運行中也可通過調(diào)整從機(jī)給定頻率，從而控制從機(jī)的輸出力矩。滿足現(xiàn)場各種工況的實際需要。
采用協(xié)調(diào)柜控制的BC02皮帶控制示意圖如下：
實際運行圖片：
五、 SBH系列皮帶機(jī)專用高壓變頻器驅(qū)動皮帶機(jī)的作用
2014年5月，新建東方希望為踐行集團(tuán)竭盡全力創(chuàng)造企業(yè)的相對優(yōu)勢的價值理念，啟動25km長距離皮帶機(jī)輸煤項目。本次項目所有設(shè)備采購以公開招標(biāo)的形式進(jìn)行，本著公平、公正、公開的原則，最終選擇希望森蘭科技股份有限公司SBH系列皮帶機(jī)專用高壓變頻器產(chǎn)品，共計16套，型號規(guī)格分別為：SBH-100-560-T、SBH-100-710-T、SBH-100-1120-T。
設(shè)備于2015年8月完成全部安裝就位，并于2015年9月底全面投入生產(chǎn)運行，各項指標(biāo)滿足設(shè)計要求。從實際使用情況來看，希望森蘭SBH系列皮帶機(jī)專用高壓變頻器具有以下優(yōu)點：
1、 啟動力矩大，達(dá)到150%以上，完全滿足皮帶機(jī)滿載啟動要求。
2、 實現(xiàn)軟啟動，啟動過程平滑，無沖擊。
3、 調(diào)速范圍寬，可實現(xiàn)皮帶機(jī)的驗帶等功能。
4、 可實現(xiàn)頻繁啟停，不受啟動次數(shù)限制。
5、 實現(xiàn)多機(jī)驅(qū)動皮帶機(jī)主機(jī)、從機(jī)功率平衡，且可根據(jù)現(xiàn)場運行工況進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6、 操作簡單，降低工人勞動強(qiáng)度。
六、 總結(jié)
皮帶機(jī)自從2015年9月調(diào)試以來受到了東方希望以、自貢運機(jī)以及希望森蘭科技股份有限公司各級領(lǐng)導(dǎo)的大力支持和關(guān)注。森蘭SBH系列皮帶機(jī)專用高壓變頻器具有多種優(yōu)點，完全滿足長距離多機(jī)驅(qū)動皮帶機(jī)的各種運行工況，解決了長距離多機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩平衡問題。到目前為止，已累計運送100萬噸燃煤，節(jié)約運費近1500萬元，產(chǎn)生了很高的經(jīng)濟(jì)效益，整條皮帶運行不到兩年即可完全收回投資成本。
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