皮帶機驅(qū)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(zé)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(qū)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(zé)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(qū)動布置方式有多種，根據(jù)不同的情況設(shè)計者要進行合理的選擇，不但要根據(jù)地理位置、功能需求還要結(jié)合電氣專業(yè)的相關(guān)知識優(yōu)化選型。

皮帶機驅(qū)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(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，煤炭、礦石成為工業(yè)發(fā)展的原始動力。然而由于工業(yè)與能源的布局不匹配導(dǎo)致物料運輸成為至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。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(yōu)勢。世間萬物都需要遵守能量守恒定律所以皮帶機驅(qū)動動力就是制約其發(fā)展的關(guān)鍵要素之一?，F(xiàn)在就根據(jù)皮帶機的特點淺談一下其驅(qū)動方式及控制方法。

1　皮帶機驅(qū)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(jù)皮帶機以上兩個特性，在選擇驅(qū)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(jù)皮帶機動力驅(qū)動的位置劃分為：頭部驅(qū)動、頭尾部驅(qū)動、頭部及中間驅(qū)動3種方式。驅(qū)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(qū)動布置的選擇

2.1從動力驅(qū)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(yuǎn)，綜合動力、控制、監(jiān)控等眾多因素變電所一般會設(shè)置在皮帶機頭部轉(zhuǎn)運站附近。驅(qū)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(qū)動裝置較集中，也方便設(shè)備的監(jiān)控和控制。如果采用頭尾驅(qū)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(cè)的驅(qū)動裝置要敷設(shè)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(dāng)放大），同時因為此種方式驅(qū)動裝置不在一個位置，無疑增加了2個位置驅(qū)動的同步控制、信號采集的難度；②在頭尾分別設(shè)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(shè)的問題但需要在頭尾分別設(shè)置一套供電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。頭部及中間驅(qū)動這種方式一般用在中間位置出現(xiàn)大的爬坡或者大角度轉(zhuǎn)彎的情況下，其配電和控制可根據(jù)驅(qū)動之間的距離綜合考慮，更接近以上那種方式。

2.2從驅(qū)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(qū)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(diào)節(jié)驅(qū)動裝置和滾筒的轉(zhuǎn)速比）。這種控制方式只有通與不通2種狀態(tài)，控制方式簡單易實現(xiàn)，但對于驅(qū)動裝置的電流、電壓、力矩、轉(zhuǎn)速等重要參數(shù)無法進行監(jiān)測，即使通過增加相應(yīng)監(jiān)測設(shè)備對相關(guān)參數(shù)進行采集，也無法根據(jù)這些時時參數(shù)對驅(qū)動裝置進行有效的調(diào)節(jié)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(qū)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(yōu)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(qū)動

可以通過調(diào)整變頻器的給定值調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置速度和力矩，從而實現(xiàn)對皮帶機滾筒速度的控制，變頻器同時具有非常強大的數(shù)據(jù)采集和處理能力，故可以實現(xiàn)電流單閉環(huán)控制或者速度、電流雙閉環(huán)控制。變頻器之間也可以通過自身的通訊信議交換各種數(shù)據(jù)。因此，在實現(xiàn)多驅(qū)動之間的同步控制上有著得天獨厚的優(yōu)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(guān)參數(shù)設(shè)定經(jīng)驗值可參考以下數(shù)據(jù)：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(shù)據(jù)可以在PLC程序中固化也可以通過上位機操作軟件進行設(shè)置（特別提示：操作軟件上需設(shè)置操作權(quán)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(qū)動裝置驅(qū)動的皮帶機

如果皮帶機是頭部多套驅(qū)動裝置驅(qū)動，可以在變頻器中設(shè)置主從驅(qū)動關(guān)系，自動化PLC控制系統(tǒng)只控制主機，從機通過主從驅(qū)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(qū)動，其主從驅(qū)動裝置可以通過PLC進行數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)主從同步的效果，但此種方法實現(xiàn)的同步控制精度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于通過主從驅(qū)動裝置之間的同步光纖通信控制方式。

4　小結(jié)

以上簡單描述了皮帶機驅(qū)動設(shè)置及控制方式，因為每個現(xiàn)場的工藝要求和條件各不相同，具體需要采用哪種驅(qū)動方式需要結(jié)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(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[2]任元會，卞鎧生，姚家袆.工業(yè)與民用配電設(shè)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(yè)。

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(shè)計。