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1 引言

經(jīng)過二十多年的不斷發(fā)展和技術創(chuàng)新，變頻技術已十分成熟和完善，其應用也已非常廣泛和普及，尤其是國產(chǎn)變頻器，在技術、性能和質(zhì)量上已完全與進口產(chǎn)品相比美，甚至部分產(chǎn)品功能超過了外國進口產(chǎn)品，只是由于過去遺留在人們腦海中的舊觀念和意識，是人們目前還對國產(chǎn)變頻器存在著不好的想法和不忍可的關念，但隨著時間的推移和國產(chǎn)變頻器的不斷地使用，人們會漫漫地重新認識國產(chǎn)品的和性能的，只要國內(nèi)眾多企業(yè)不斷地努力和完善自己的產(chǎn)品性能，作好售后服務，就會得到國內(nèi)所有企業(yè)內(nèi)工程技術人員的認可和首選。在實際企業(yè)設備改造和更新中，人們一般首選自己曾經(jīng)使用過的廠家產(chǎn)品，只要使用過國產(chǎn)變頻器，人們就會迅速改變過去觀點。

臺達變頻器以其高質(zhì)量、性能優(yōu)越、功能多、控制精度高等特點，已得到眾多企業(yè)工程技術人員認可和接受，近多年的實際應用效果充分證明  臺達VFD-B-P系列變頻器的質(zhì)量、性能和功能的優(yōu)越，其調(diào)速范圍大、調(diào)速精度高、節(jié)能的優(yōu)點，易于控制、維護少，工作可靠、操作方便、保護監(jiān)控功能完善、控制電路簡單、易實現(xiàn)的特點，被廣泛應用。尤其是在較為復雜的控制中，只要合理地設定變頻器相關參數(shù)，就能完全滿足和實現(xiàn)其復雜控制系統(tǒng)和要求。

2 生產(chǎn)工藝與設備現(xiàn)狀

在鋁電解預焙炭素陽極生產(chǎn)、成型、焙燒和組裝工藝過程中，皮帶輸送機被廣泛應用于石油焦、瀝青和殘極等散裝物料輸送作業(yè)線上。由于設備故障、異常和生產(chǎn)工藝變化的隨機性，實際皮帶輸送料量變化很大：如煅燒鍛后焦皮帶輸送機，有時為3.5-6.5t/h之間（1臺回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)）；有時可達到18t/h（煅燒3臺回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)）以上。但普通皮帶輸送機均設計為1種速度拖動（如帶速為0.82m/s或1m/s），其輸料能力最大為12—13.5t/h。因而對于特殊狀態(tài)下的（輸料量超過14t/h以上）實際生產(chǎn)難以得到滿足，經(jīng)常會出現(xiàn)壓料或落料現(xiàn)象（因皮帶上堆料過高，皮帶在運動過程中會出現(xiàn)部分物料滑落在輸送機兩側）。清掃落料需要耗費大量人力，作業(yè)人員易被皮帶掛傷，存在著安全隱患，也會造成原料損失和生產(chǎn)環(huán)境惡化等問題。另外，因設備大修或計劃檢修，有時只有1臺回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)，皮帶機實際輸送料量很小，皮帶長期（每天24小時運行工作制）運行在超低負載狀態(tài)；其次每2個月一二期陽極成型安排1次設備計劃檢修（停產(chǎn)10-14天）。由于兩成型煅后焦原料倉單臺爬坡皮帶輸送機最大輸送能力只有13.5t/h左右。當3臺回轉(zhuǎn)窯同時生產(chǎn)時，其煅后焦只能用2條爬坡皮帶同時就近輸送、存貯。然后再通過車輛轉(zhuǎn)運平衡物料。由于上述問題，我廠提出了應用變頻調(diào)速技術對多條皮帶輸送機控制系統(tǒng)進行技術改造，實現(xiàn)皮帶走速調(diào)節(jié)，達到提高其輸送量，減少皮帶跑空現(xiàn)象，延長皮帶使用壽命等作用。

3 系統(tǒng)設計

我們更好地提升我廠煅燒皮帶輸送機的輸料能力，進一步減少其能耗，實現(xiàn)皮帶走速調(diào)速控制要求，根據(jù)現(xiàn)有設備現(xiàn)狀，并依照經(jīng)濟性的原則，綜合考慮進行系統(tǒng)設計、配置和選型。

3.1 設備配置

①爬坡皮帶輸送機拖動設備為三相異步交流電動機，其主要技術參數(shù)和性能：

a型號Y160M—4、功率11KW（3～）、23.6A、380V、50Hz、1430r/min、皮帶走速0.82m/s。

a型號Y₂200M₂—4、功率15KW（3～）、29.6A、380V、50Hz、1460r/min、皮帶走速1.0m/s。

②皮帶秤：

a.型號SM14（三組托輥懸浮式結構）：由SM14型全懸浮式稱重橋架、SM12C型測速傳感器、SM2301-D型轉(zhuǎn)換器、SM2301-D積算儀組成（我廠煅燒一二期煅后焦計量）。

b.型號SM20—1（單托輥）：由SM20型杠桿式稱重橋架、SM2012C型測速傳感器、SM2001積算器組成（我廠煅燒三期使用）。

3.2 變頻器選型

通過對國內(nèi)外眾多廠家變頻器性價綜合比較，結合本系統(tǒng)控制要求，選擇VFD-B-P系列（臺達生產(chǎn)）的變頻器較為適宜，此系列變頻器具有功能齊全、調(diào)速精度高、穩(wěn)定性好和應用范圍廣等特點；其次還具有質(zhì)量高、性價比高、抗干擾能力強、適合炭素惡劣環(huán)境使用、多參數(shù)控制等功能，能較好地實現(xiàn)多變量、復雜的控制系統(tǒng)需要。因此完全能滿足爬坡皮帶輸送機根據(jù)皮帶上料量大小自動調(diào)節(jié)皮帶走速控制要求。

根據(jù)實際經(jīng)驗，變頻器的選用首先要明確其使用的目的、應用在場合，按照生產(chǎn)機械的類型、調(diào)速范圍、控制精度、啟動轉(zhuǎn)矩等實際要求，并從容量、電壓、頻率、保護功能、電網(wǎng)穩(wěn)定性等諸方面進行綜合考慮，其次依滿足工藝和生產(chǎn)的基本條件為前提、既要考慮好用、又要經(jīng)濟、今后維修方便及備件易采購的原則，進行系統(tǒng)地選擇其機型和生產(chǎn)廠家。

據(jù)理論要求，應用環(huán)境海拔超過1000m時，變頻器應降容使用，海拔每升高1000m  變頻器的實際容量會降低5%。我廠地處2400m以上的海拔，故在選擇變頻器的容量、負載能力和散熱能力時，一般應有20%以上的余量。

由于VFD-B-P系列變頻器具有功能齊全、調(diào)速精度高（調(diào)速誤差為0.01Hz），過載能力大（可達到250%以上）、穩(wěn)定性好和調(diào)速范圍廣（最大輸出頻率可達到400Hz）等特點；其次還具有質(zhì)量高、性價比高、抗干擾能力強、適合炭素惡劣環(huán)境使用、多參數(shù)控制等功能，適合多變量、復雜的控制系統(tǒng)。因此完全能滿足爬坡皮帶輸送機根據(jù)皮帶上料量大小自動調(diào)節(jié)皮帶走速控制要求。故選擇如下容量和型號的變頻器；

a.型號VFD150B43P(拖動Y160M—4、11KW電動機)；

b.型號VFD185B43P(拖動Y₂200M₂—4、15KW電動機)；

由于輸料機安裝地距電磁站距離有120多米，故須增設輸出電抗器，其分別為TDL-4A001-0150（適配功率15KW）和TDL-4A001-0110（適配功率11KW）。

3.3 控制原理

我廠3個成型石油焦儲料倉分別采用1條爬坡式皮帶輸送機，其驅(qū)動裝置采用11KW（三期為15KW）普通三相交流異步電動機拖動；其爬坡皮帶輸料機結構和原理如圖1所示。由于皮帶輸送線上通常設有多個加料口。如我廠煅燒1#、2#、3#回轉(zhuǎn)窯（產(chǎn)能均為6t/h）煅后石油焦、1個物料平衡加料口和1個焙燒填充料回收投料口等原料均供給一二成型車間生產(chǎn)用料。雖然3臺回轉(zhuǎn)窯排料口2個加料口通過過橋皮帶輸送機與2個成型爬坡皮帶連通。但由于1臺爬坡皮帶輸送機原設計輸送料量為13.5t/h。若3臺窯同時給1個成型原料倉上料，則1臺爬坡皮帶輸送機就不能及時將料輸送走。在實際中，通常啟動2條爬坡皮帶同時向2個成型原料貯存?zhèn)}輸料。然后再用車輛轉(zhuǎn)運。故每月要安排50余臺·班次車輛平衡物料（轉(zhuǎn)運成型原料倉內(nèi)的石油焦）。