1 引言

　　隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的不斷發(fā)展，環(huán)保已成為現(xiàn)代社會廣 泛關(guān)注的一個日趨重要的社會問題。物料輸送過程中和轉(zhuǎn) 運點處的粉塵飛揚及沿途遺灑所造成的環(huán)境污染已經(jīng)引起 各地工礦企業(yè)和地方行政管理部門的重視。

　　為解決物理傳輸過程中帶來粉塵污染問題，將散狀 物料包裹在強制形成管狀膠帶內(nèi)進(jìn)行輸送的一類特殊的帶 式輸送機作為一種物料輸送設(shè)備應(yīng)運而生，其輸送原理與 普通帶式輸送機完全相同，即通過輸送膠帶作為傳力和物 料的輸送媒體，由轉(zhuǎn)動靈活的托銀作為輸送物料膠帶的支 撐，經(jīng)滾筒的改向和傳動，由驅(qū)動裝置驅(qū)動滾筒使輸送機 膠帶靠滾筒與膠帶的摩擦使輸送物料的膠帶進(jìn)行周圈轉(zhuǎn)動 傳送物料。所不同的是，普通帶式輸送機物料在形成平形 或槽形截面的膠帶上進(jìn)行輸送，而管狀帶式輸送機使物料 在形成管狀截面的膠帶內(nèi)進(jìn)行輸送。

　　2 輸煤管帶機系統(tǒng)介紹

　　寧波鋼鐵五豐塘焦化廠管狀帶式輸送機系統(tǒng)(以下稱 輸煤管帶機系統(tǒng))由中國華電工程(集團)有限公司設(shè)計、設(shè) 備制造、安裝調(diào)試、竣工驗收總承，于2009年投入生產(chǎn)使 用。該輸煤管帶機全長3.6公里，將五豐塘焦化廠與寧鋼主 廠區(qū)進(jìn)行連接，用于主廠區(qū)原料煤碼頭來煤卸船后輸送至 五豐塘焦化廠焦?fàn)t煉焦生產(chǎn)使用，額定輸送能力1200t/h。

　　輸煤管帶機采用頭二尾一變頻驅(qū)動方式，五豐塘焦化 廠(M301轉(zhuǎn)運站)作為頭部并設(shè)置兩套變頻驅(qū)動裝置; 寧鋼主廠區(qū)焦化T2轉(zhuǎn)運站作為尾部并設(shè)置一套變頻驅(qū)動裝 置?，F(xiàn)場電機使用SIEMENS公司的變頻電機，電機功率 880kW，配有編碼器做閉環(huán)控制。正常情況下控制系統(tǒng)使 用一主兩從變頻器驅(qū)動對應(yīng)電機，保證管帶機運行的連續(xù)可靠，在其中一臺設(shè)備的故障狀態(tài)下， 可以進(jìn)行主機從機 的切換，實現(xiàn)一主一從的控制。

　　焦化廠管帶機傳動和控制系統(tǒng)投產(chǎn)時建設(shè)，使用至今 已有13年，存在設(shè)備老化，故障率高，且日常維護(hù)頻繁， 以及在用的PF700S系列變頻器備件早已停產(chǎn)問題，如遇到 突發(fā)設(shè)備故障產(chǎn)線停產(chǎn)風(fēng)險大。

　　為確保兩廠區(qū)的輸煤管帶機系統(tǒng)運行穩(wěn)定，需要對該 輸煤管帶機系統(tǒng)進(jìn)行更新、替換以及功能優(yōu)化，從而實現(xiàn) 產(chǎn)線設(shè)備穩(wěn)定可靠。

　　3 輸煤管帶機系統(tǒng)改造

　　(1)PF700S系列變頻器升級為新風(fēng)光FD800工程傳 動系列變頻器。

　　(2 ) P L C 控 制 系 統(tǒng) C P U 及 模 塊 升 級 ， 由 A B ControlLogix1756-L61升級為1756-L73，工程師站的上位 機軟件和編程軟件進(jìn)行升級以及適應(yīng)性優(yōu)化。其中上位機 軟件升級為FactoryTalk View Studio V12;編程軟件升級 為Studio 5000 V33。

　　(3)原PLC系統(tǒng)與變頻器以及遠(yuǎn)程子站之間采用 ControlNet協(xié)議進(jìn)行通訊，升級后改為EtherNet/IP協(xié)議。

　　(4)工程師站W(wǎng)indowsXP系統(tǒng)升級到主流配置 Windows10系統(tǒng)。

　　4 管帶機系統(tǒng)變頻器特點介紹

　　FD800工程傳動系列變頻器是公司專為高端應(yīng)用市場 而設(shè)計的電氣傳動產(chǎn)品，具有完善的控制系統(tǒng)，其主控系 統(tǒng)采用高速DSP為控制核心，控制算法完全數(shù)字化，具備 優(yōu)異的電機速度與轉(zhuǎn)矩的控制性能，具有豐富的用戶接口 和配置，模塊化設(shè)計方案，支持四象限，支持多機傳動， 單元與柜機靈活配置，可以應(yīng)用在需要高過載能力、高可 靠性、持續(xù)作業(yè)的場合;特別適用于冶金、港機、起重、 岸電、石油、石化、市政、化工、電力、建材、礦業(yè)、船 舶、造紙、測功機、EPS 等行業(yè)及各類大型裝備。

　　FD800系列產(chǎn)品采用國際主流的模塊化設(shè)計理念，可 單獨提供功率單元、變頻器單元、濾波單元或整套柜機， 從而滿足終端用戶、OEM 和系統(tǒng)集成不同類型客戶的需 求。FD800 系列產(chǎn)品在各個行業(yè)典型應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)配置基 礎(chǔ)之上，可以根據(jù)客戶特殊需求通過模塊的靈活組合實現(xiàn) 按單定制服務(wù)，以滿足客戶各種精確控制需求，更能突顯 FD800系列產(chǎn)品的易用性。

　　寧鋼管帶機系統(tǒng)所用的FD800工程傳動變頻器較普通 變頻器主要有以下幾種特點：

　　(1)采用12脈沖整流方案。寧鋼焦化廠輸煤管帶機改 造升級的FD800工程傳動變頻器包含兩路進(jìn)線開關(guān)，可以支 持雙主回路電源供電，滿足12脈沖整流方案，在將交流電 轉(zhuǎn)換直流電的過程中，能夠有效的減少諧波干擾和電壓波 動。整流單元還內(nèi)置了直流緩沖部分。

　　(2)控制性能優(yōu)異。提供V/F、開環(huán)矢量、閉環(huán)矢量 三種控制方式，可驅(qū)動同步和異步電機， 同時支持VF分離 功能;一個控制單元可以通過光纖連接多個傳動單元，除 了安全、節(jié)省成本的優(yōu)勢，可以輕松實現(xiàn)多傳動與并機應(yīng) 用的靈活切換。

　　(3)功率單元采用模塊式結(jié)構(gòu)。模塊化設(shè)計，提高產(chǎn) 品通用性;不受柜體加工周期的制約，可以提前進(jìn)行單元 組裝生產(chǎn)，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，配有抽拉把手，輪滑式 安裝，提高后期的維護(hù)性，不需反復(fù)的拆卸和安裝,在柜內(nèi) 實現(xiàn)逐個單元器件的維護(hù)工作。

　　(4)功率單元高度冗余，支持降額輸出。管帶機系統(tǒng) 變頻器逆變柜使用3個500kW功率單元組成，正常情況下輸 出功率可達(dá)1500kW，1個單元故障后，此功率單元可以退 出，設(shè)備仍可以輸出功率1000kW保證機器的滿載運行，最 大程度降低整體系統(tǒng)突然停機可能引發(fā)的風(fēng)險。

　　(5)瞬時停電、跌落不停機(低電壓穿越)。在用戶 主電源瞬時停電、瞬時跌落、廠用電網(wǎng)切換時，變頻器能保證在限定時間內(nèi)電網(wǎng)恢復(fù)后能夠自動正常運行。變頻器 允許掉電時間可設(shè)，范圍0.0~100.0s，取得武高所高低穿 認(rèn)證報告。

　　(6)快速飛車啟動。電機在旋轉(zhuǎn)過程中，無需等待電 機剩磁消失，無需從高頻往下搜頻，變頻器可直接確認(rèn)電 機當(dāng)前頻率進(jìn)行啟動。 無論電機轉(zhuǎn)速狀態(tài)為何， 均可精準(zhǔn) 追蹤，實現(xiàn)飛車啟動，允許等待時間內(nèi)電源跌落等瞬時故 障恢復(fù)0.1～1秒內(nèi)自動啟動變頻器直接運轉(zhuǎn)頻率輸出，拖動 電動機運行至設(shè)定狀態(tài)。

　　(7)數(shù)字延遲誤差補償技術(shù)。當(dāng)輸出頻率和采樣頻率 相比較，足夠低時，由于數(shù)字延遲造成的電流調(diào)節(jié)器幅值 和相位誤差可以忽略;否則，這類誤差可能導(dǎo)致電流環(huán)不 穩(wěn)定;變頻器矢量控制時，通過數(shù)字延遲補償算法明顯提 升電流環(huán)路的穩(wěn)定性和控制性能。

　　(8) 高可靠性。關(guān)鍵器件采用國際知名品牌長壽命 器件，從器件級別全面保障系統(tǒng)可靠性;系統(tǒng)單元之間采用光纖通訊技術(shù)，實現(xiàn)主控制板與單元控制之間的光電隔 離，在滿足工程現(xiàn)場特殊的長距離傳輸需求的同時有效的 保障系統(tǒng)可靠性。

　　(9)其它技術(shù)特點。振蕩抑制技術(shù)、輸出電壓自動穩(wěn) 壓技術(shù)、自動限流功能等。

　　5 管帶機系統(tǒng)三機驅(qū)動轉(zhuǎn)速下垂控制

　　輸煤管帶機采用頭二尾一變頻驅(qū)動方式，在帶載運行 過程中，不但要求三臺電動機的轉(zhuǎn)速同步，而且要求它們 的負(fù)載分配盡量均衡，變頻器的下垂控制功能可以很好地 滿足這種需求。

　　在多機共同驅(qū)動同一個負(fù)載的系統(tǒng)中，由于機械連 接的材料及方式，實際負(fù)載的不均勻分布等原因，將會造 成各電機驅(qū)動系統(tǒng)的實際轉(zhuǎn)速出現(xiàn)瞬時偏差的情況，即 ω1≠ω2?？梢酝ㄟ^下垂控制方案即利用變頻器的下垂功能 自動實現(xiàn)負(fù)荷分配功率平衡的方案。

　　實際運行時，如果某臺變頻器運行速度比另一臺變頻 器快，那么它會拖動另一臺變頻器驅(qū)動的電機，此時其輸 出轉(zhuǎn)矩會增大，受到下垂功能的作用，轉(zhuǎn)矩增大會導(dǎo)致其 轉(zhuǎn)速減小，將負(fù)載慢慢轉(zhuǎn)移，與其他變頻器輸出電流達(dá)到 動態(tài)一致。

　　主要控制參數(shù)有F07.04下垂控制頻率下降率、F07.05 下垂控制開始頻率點，變頻器輸出頻率隨負(fù)載的變化量， 主要用于多電機同時驅(qū)動同一負(fù)載時的功率平衡。

　　6 結(jié)束語

　　新風(fēng)光 FD800系列工程傳動變頻器在鋼鐵廠管帶輸煤 機的成功投運，標(biāo)志著新風(fēng)光變頻器在鋼鐵行業(yè)又完成了 一次突破性應(yīng)用，也標(biāo)志工程傳動產(chǎn)品國產(chǎn)化進(jìn)程的新階 段。該項目無縫替代管帶輸煤機的原有電氣設(shè)備，并且實 現(xiàn)了通訊系統(tǒng)由ControlNet協(xié)議向Ethernet/P 協(xié)議的升 級， 實現(xiàn)單條輸煤機 3.6km 長距離傳送， 突破行業(yè)新長 度?；谵D(zhuǎn)速下垂控制的管帶機變頻器控制系統(tǒng)克服了主 從控制系統(tǒng)的缺點，具有控制簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定、操作靈活 等特點。三套FD800工程傳動及控制系統(tǒng)在線切換主機設(shè) 計，保證了設(shè)備運行的連續(xù)性，極大程度上提升了鋼鐵企 業(yè)作業(yè)效率，標(biāo)志著新風(fēng)光發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，推進(jìn)高端裝 備國產(chǎn)化進(jìn)程邁上新臺階。