摘要 高壓變頻器不僅能實現皮帶機的無極平滑調速，更可以調高皮帶機運行的經濟效益。在遠距離大載量輸送皮帶機項目上，多采用多機驅動的方式。對于驅動皮帶機這類柔性輸送設備的關鍵是各驅動之間的轉矩平衡，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電廠輸煤系統上的應用。
關鍵詞 高壓變頻器 皮帶機 長距離 協調
一、 項目概況
新疆昌吉州吉木薩爾縣五彩灣工業園區準東經濟技術開發區為國家級開發區，是國家西部“一帶一路”的能源核心區，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。處于該開發區的準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，也是我國發現的最大的整裝煤田。煤炭資源探測預測儲量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。煤炭資源品質優良，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東方希望集團的全資子公司，于2010年12月30日在新疆昌吉州準東國家級經濟開發區成立。項目一期年產80萬噸電解鋁項目于2011年存開工，當年即投產。整個東方希望工業園總體規劃240萬噸電解鋁，120萬噸鋁用陽極碳素、裝機容量4200MW發電機組、130萬噸鋁深加工，45萬噸工業硅等項目。全部建成后將形成煤、鋁、電、碳素、工業硅、鋁深加工等為一體的超大型現代化循環經濟產業園。新疆希鋁是其中的核心企業，一期建成5×350MW機組，二期5×350MW已于2015年10月并網1臺機組。新疆東明塑膠有限公司于2012年建成2×100MW，2×135MW機組。目前總發電裝機容量約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園直線距離約15km，在皮帶機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公里長距離皮帶機代替原來汽車運輸。
二、 皮帶機設備概況
新疆東方希望長距離輸煤皮帶機系統主要由天池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正在建設之中。每條皮帶均由皮帶機、抱閘裝置、減速機、驅動電機、皮帶秤、拉線開關、跑偏傳感器、拉進裝置、滾筒、托輥、支架等組成。
其中部分主要皮帶設計參數如下：
TC01皮帶長2351.8m， 寬1.400m，設計運量Q=3000T/H，采用頭二尾一的驅動方式。
BC02皮帶長10660.5m，寬1.600m，設計運量Q=4000T/H，采用頭三尾二的驅動方式，頭部兩臺滾筒采用同軸鋼性硬連接。
BC03皮帶長3505.8m， 寬1.600m，設計運量Q=4000T/H，采用頭三尾一的驅動方式，頭部兩臺采用同軸硬性連接。
BC04皮帶長1023m， 寬1.600m，設計運量Q=3000T/H，采用頭部單臺電機驅動方式。
東方希望長距離皮帶系統圖如下：
三、 系統構成
因為皮帶機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運站變配電室。具體配置如下：
四、 森蘭第三代SBH系列皮帶機主從協調控制高壓變頻器特點
長距離輸送皮帶機多數采用多滾筒驅動，多臺電機驅動同一滾筒時，由于滾筒及減速機齒輪等機械設備在制造過程中存在誤差，且長距離皮帶機由于地形、皮帶與滾筒之間的包絡角不同等原因，皮帶在頭部及尾部拉進力度并不完全一致，加上驅動滾筒的電機的電氣參數也有一定差異，不可避免的會出現力矩不同步問題。速度快的電機將承受較重負載，速度慢的電機將被拖動，在減速時更容易造成被拖動電機處于發電狀態，造成設備報過壓故障而停機。為確保皮帶機系統的運輸能力及安全運行，應保證皮帶機機頭與機尾的各滾筒同步啟停，保證各滾筒之間的功率平衡。
在以往皮帶機應用經驗中我們還發現長距離皮帶機運送物料時，皮帶機受物料重力，易造成上皮帶松弛，造成皮帶機打滑，在物料厚度增加時，皮帶機打滑現象較為明顯。
為解決以上長距離多機驅動皮帶機的以上問題，森蘭技術研發團隊為皮帶機專門研發了協調控制系統。該系統最多可連接8臺變頻器，可任意選定一臺變頻器作為主機，其他變頻器作為從機。協調柜接受上位機的頻率給定信號，并將該頻率給定信號采用通訊的方式傳送給主機，再將主機的輸出力矩采用通訊的方式通過協調柜轉發至從機，實現主從變頻器之間的力矩平衡。協調柜與主從機之間的數據交換采用光纖通訊的方式。
在實際運行中也可通過調整從機給定頻率，從而控制從機的輸出力矩。滿足現場各種工況的實際需要。
采用協調柜控制的BC02皮帶控制示意圖如下：
實際運行圖片
五、 森蘭SBH系列皮帶機專用高壓變頻器驅動皮帶機的作用
2014年5月，新建東方希望為踐行集團竭盡全力創造企業的相對優勢的價值理念，啟動25km長距離皮帶機輸煤項目。本次項目所有設備采購以公開招標的形式進行，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系列皮帶機專用高壓變頻器產品，共計16套，型號規格分別為：SBH-100-560-T、SBH-100-710-T、SBH-100-1120-T。
設備于2015年8月完成全部安裝就位，并于2015年9月底全面投入生產運行，各項指標滿足設計要求。從實際使用情況來看，希望森蘭SBH系列皮帶機專用高壓變頻器具有以下優點：
1、 啟動力矩大，達到150%以上，完全滿足皮帶機滿載啟動要求。
2、 實現軟啟動，啟動過程平滑，無沖擊。
3、 調速范圍寬，可實現皮帶機的驗帶等功能。
4、 可實現頻繁啟停，不受啟動次數限制。
5、 實現多機驅動皮帶機主機、從機功率平衡，且可根據現場運行工況進行調節。
6、 操作簡單，降低工人勞動強度。
六、 總結
皮帶機自從2015年9月調試以來受到了東方希望以、自貢運機以及希望森蘭科技股份有限公司各級領導的大力支持和關注。森蘭SBH系列皮帶機專用高壓變頻器具有多種優點，完全滿足長距離多機驅動皮帶機的各種運行工況，解決了長距離多機驅動轉矩平衡問題。到目前為止，已累計運送100萬噸燃煤，節約運費近1500萬元，產生了很高的經濟效益，整條皮帶運行不到兩年即可完全收回投資成本。
