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1、 刮板输送机刮板输送机刮板输送机刮板输送机用用用用永磁永磁永磁永磁变频驱动变频驱动变频驱动变频驱动系统系统系统系统 1. 永磁永磁永磁永磁变频变频变频变频驱动系统驱动系统驱动系统驱动系统 永磁变频驱动系统的核心是由永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor，以下简称 PMSM）和专用控制系统组成。 1.1. PMSM 原理原理原理原理 PMSM 在结构上是由绕组与永磁体两部分组成。定子绕组在通电后，同样激发了一个旋转磁场，安装有永磁体的转子会跟随定子磁场，一起旋转起来。只要转子的负载转矩不超过设计的最大电磁转矩，转子转速会和定子始终保持同步，位置也保持相
2、对静止。电机工作所需的磁通主要是由永磁体提供的， 几乎不需要外界的无功， 所以其功率因数和效率明显高于异步电机。虽然性能也因负载率变化而变化，但程度小的多。PMSM 设计时所受限制很少，可以定制任意转速、形状的电机，并保持很好的性能指标。 1.2. 永磁变频永磁变频永磁变频永磁变频驱动系统与传统设备区别驱动系统与传统设备区别驱动系统与传统设备区别驱动系统与传统设备区别 永磁变频驱动系统是应用层面创新的新型系统。它把变频技术与 PMSM 有机的结合在一起。将 PMSM 低转速高转矩的特点与变频技术的优点相结合，简化了传动链，采用直驱、半直驱、传统等多种方式接入系统，成功的应用于煤炭行业的专用机械
3、如采煤机、掘进机、皮带机、刮板输送机、煤层气抽气机等设备中。充分发挥了 PMSM 功率密度大，布局紧凑，体积小等特点。永磁变频驱动系统尤其在低速（或零速）满转矩输出方面性能优越。在皮带机、刮板机设备的应用上，可以完美解决堆煤问题、重载启动问题可以解决。 PMSM 与传统异步机转矩输出曲线对比 2. 刮板输送系统的应用刮板输送系统的应用刮板输送系统的应用刮板输送系统的应用 2.1. 刮板刮板刮板刮板输送输送输送输送系统系统系统系统现状分析现状分析现状分析现状分析 现阶段刮板输送系统面临的 3 大问题： ? 停车随机、环境影响、负载变化无规律等原因造成的起车问题； ? 松弛状态刚性锚链启动瞬间造成
4、的强烈机械冲击问题； ? 堆煤、重载启动时，电网冲击大、设备易损坏等问题。 现阶段刮板输送系统驱动的几种软起方式： ? 普通液力耦合器启动方式 ? TTT（阀控充液式液力耦合器）启动方式 ? CST（可控启动传输装置）启动方式 ? 双速电机启动方式 ? 开关磁阻电机驱动方式 ? 变频控制方式 未来阶段刮板输送系统的发展趋势： ? 重型化发展，可以促进煤炭集约化生产和高强度开采。 ? 智能自动化发展，可以提高劳动生产率，减轻劳动强度。对刮板输送机运行过程监控 , 实现工况检测和故障诊断。 ? 开发极簿煤层刮板输送机， 以彻底解决长期以来国内极薄煤层开采装备落后、 机械化程度低、工作面效率低、经济
5、效益差的局面。 2.2. 永磁变频永磁变频永磁变频永磁变频驱动系统在刮板驱动系统在刮板驱动系统在刮板驱动系统在刮板输送输送输送输送系统系统系统系统上的优势上的优势上的优势上的优势 我公司研发的永磁变频驱动系统， 采用全矢量变频驱动技术， 可以应用于各类刮板输送设备中。 它可以作为刮板驱动的组成部分与其他驱动系统配合， 可以开放接口与其他刮板驱动系统兼容。也作为主机驱动其他控制系统，共同实现刮板输送工况要求，改善或解决重载启动、功率平衡问题。它还可以作为独立系统驱动单一刮板机，永磁变频驱动系统可以完成单机、多机工作，实现起车、停车和功率平衡功能，并彻底解决重载启动及瞬间过载问题。 ? 变频器与永
6、磁同步电机有机结合，节能降耗，综合节能效果可以达到 30%以上。 ? 低速大转矩输出，能够解决重载、堆煤等问题。 ? 启动力矩大，启动电流小，对电网无冲击。 ? 平滑启动可以消除机械和电气冲击，延长机械设备使用寿命。 ? 多台设备共同拖动负载时，自动实现功率平衡。 ? 系统可实现在线监测，保护功能完善。 2.3. 设计与设计与设计与设计与布置布置布置布置 刮板机输送系统由头轮、尾轮、溜槽、刮板链和驱动装置等主要部分组成，另外还设有紧链装置和推移装置。 图图图图 2.12.12.12.1 刮板输送系统刮板输送系统刮板输送系统刮板输送系统 永磁变频驱动系统是一种新型的软启动驱动装置， 用以替代传统
7、的液力耦合或 TTT 启动方式。 下面以一个含有多台驱动器的系统作为同步控制的实例进行讲解： 如图 2.2 展示的为四驱系统，有两台电机驱动两台减速机共同驱动头轮，另两台电机驱动两台减速机共同驱动尾轮， 头轮和尾轮通过刮板链条连接。 四台变频控制系统同步驱动四台电机， 其中一台设置为主机， 另三台设置从机。 从机跟随主机指令， 与主机共同分担负载。主机向从机发送转矩信号。总控台向四台变频器同时发送速度信号。从机跟随主机运行。 图图图图 2.22.22.22.2 多驱动系统多驱动系统多驱动系统多驱动系统 2.4. 永磁同步电机永磁同步电机永磁同步电机永磁同步电机 百正创源永磁同步电机是基于成熟的
8、异步电机和同步电机而开发出来的， 与传统的异步电机和电励磁同步电机最大的不同在于使用了先进的转子结构， 用高效的永磁材料替代了异步电机的鼠笼转子或同步电机的励磁绕组， 有机的结合了传统的异步电机和同步电机的主要优点。 永磁同步电机在设计时采用领先的有限元分析方法， 对电磁特性与负载进行耦合分析， 优化电磁设计和参数。通过风路和温度场分析，优化散热性能，减少风摩损耗；通过应力场分析，优化机械结构，提高电机在极端工况下的安全性和可靠性。从而获得了力矩、效率、功率因数、结构强度、温升等充分优化的永磁同步电机系列。 2.4.1. 永磁同步永磁同步永磁同步永磁同步电机特点电机特点电机特点电机特点 ? 效
9、率高，功率因数高，高效区宽广； ? 内嵌式永磁转子结构，可靠性更高； ? 轴承绝缘设计，防止轴电流； ? 水冷机座冷却，温升低，体积小； ? IP55 密封设计，防尘防水性能更好。 2.4.2. 永磁同步电机性能参数表永磁同步电机性能参数表永磁同步电机性能参数表永磁同步电机性能参数表 功率 电机型号 额定转速 电压 电流 电压 电流 频率 效率 功率 因数 过载倍数 重量 外形图 kW r/min V A V A Hz % kg 132 TBYCS-132-4/1500(660/1140) 1500 660 124 1140 72 50 96 0.97 2 970 W1 160 TBYCS-1
10、60-4/1500(660/1140) 1500 660 150 1140 87 50 96.1 0.97 2 1150 W2 200 TBYCS-200-4/1500(660/1140) 1500 660 187 1140 108 50 96.5 0.97 2 1340 W3 250 TBYCS-250-4/1500(660/1140) 1500 660 233 1140 135 50 96.6 0.97 2 1615 W4 315 TBYCS-315-4/1500(660/1140) 1500 660 293 1140 170 50 96.8 0.97 2 1800 W5 375 TBYC
11、S-375-4/1500(660/1140) 1500 660 349 1140 202 50 96.9 0.97 2 1925 W5 400 TBYCS-400-4/1500(660/1140) 1500 660 372 1140 215 50 97 0.97 2 2227 W5 525 TBYCS-525-4/1500(1140) 1500 - - 1140 282 50 97.3 0.97 2 3060 W6 700 TBYCS-700-4/1500(1140) 1500 - - 1140 375 50 97.4 0.97 2 3380 W6 2.4.3. 永磁同步电机外形图永磁同步电机
12、外形图永磁同步电机外形图永磁同步电机外形图 外形图 AC D E F G GA L LA N M P W1 530 80 170 22 71 14 1390 920 550 600 660 W2 530 80 170 22 71 14 1520 1050 680 740 800 W3 590 90 170 25 81 14 1550 1080 680 740 800 W4 590 90 170 25 81 14 1670 1200 680 740 800 外形图 AC D F G GA L LA N W5 670 85 22 76 14 1620 1150 720 W6 800 110 28
13、100 16 1935 1465 880 2.5. 控制系统控制系统控制系统控制系统 控制系统主要由人机显示系统和变频控制系统两部分组成。 实现分散控制集中管理的控制策略。每台电机对应一套独立控制系统，组成一套完整的下位控制驱动器和执行机构。每套下位控制驱动器与主控连接，通过通讯系统，与主控或远控系统保持实时的数据交换。 2.5.1. 人机显示系统人机显示系统人机显示系统人机显示系统 实现人机界面交互，远程操作，具有综合保护功能，动态分析技术，检测自动化技术。通过集中管理控制，实现整套设备的远程启动，中间驱动，功率平衡，链速同步、通讯信号与信号联络等综合要求。 控制 过程控制 PID(标准比例
14、、积分、微分、闭环控制) 启动转矩 重载启动 运转 运转操作 运行启停按钮，急停按钮，远程端子输入控制 运转状态输出 输出频率、电流、转速等运行数据 显示 液晶显示器LCD 运行信息、操作指导、功能名称、故障信息等 保护功能 过流、短路、欠压、过载等 2.5.2. 变频控制系统变频控制系统变频控制系统变频控制系统 变频控制系统主要由变频器和下位控制器组成。 变频器装在长方形隔爆外壳内， 隔爆外壳分变流腔和接线腔， 输出电缆和控制电缆的连接。 变频装置的前门有一个上位机监控系统。变频器的组成电器元件（整流器、逆变器、变压器、熔断器、电抗器、可显示控制器、控制按钮，交流接触器，水泵及相关传感器等）
15、均安装在防爆柜内。 660V 变频控制变频控制变频控制变频控制系统主要系统主要系统主要系统主要技术参数表技术参数表技术参数表技术参数表 型号 推荐电机功率（kW） 电流 Ihd（A） 冷却水流量（m3/h） BPB-160/660 132 135 2.5 BPB-200/660 160 180 2.5 BPB-250/660 200 210 2.5 BPB-315/660 250 260 2.5 BPB-355/660 315 320 3 BPB-400/660 355 360 3 BPB-450/660 400 420 3 BPB-560/660 500 492 3.5 BPB-710/66
16、0 630 627 3.5 BPB-1000/660 900 950 3.5 1140V 变频控制变频控制变频控制变频控制系统主要系统主要系统主要系统主要技术参数表技术参数表技术参数表技术参数表 型号 推荐电机功率（kW） 电流 Ihd（A） 冷却水流量（m3/h） BPB-200/1140 160 110 2.5 BPB-250/1140 200 136 2.5 BPB-315/1140 250 168 2.5 BPB-400/1140 315 205 3 BPB-500/1140 400 250 3 BPB-800/1140 710 410 3.5 BPB-1200/1140 1000 615 4
