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1、概述

    大型皮帶輸送機(jī)在實(shí)際使用過程中，采 用不同的傳動(dòng)方案、對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行、維護(hù)具有非常重要的作用。對(duì)于運(yùn)輸長(zhǎng)度超過1km、電機(jī)功率在1200kW以下的多驅(qū)動(dòng)方 式，采用目前世界上最先進(jìn)的690V ABB變 頻器調(diào)整速傳動(dòng)方案，是最合理的方案。
2、皮帶機(jī)工藝分析
2.1皮帶機(jī)負(fù)載運(yùn)行
針對(duì)主一從控制方式來說，在皮帶機(jī)以 2臺(tái)電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)的情況下，要保證2臺(tái)電 機(jī)出力相同，就需要傳動(dòng)設(shè)備采用主一從控 制方式。而在皮帶機(jī)的運(yùn)行過程中，由于物 料頻繁下落對(duì)帶皮機(jī)產(chǎn)生擾動(dòng)，從而帶來負(fù)
載均衡問題，故要求2個(gè)傳動(dòng)裝置能根據(jù)負(fù) 載變化，在控制電機(jī)的力矩輸出上能較快地 跟隨，從而減少皮帶因負(fù)載的頻繁擾動(dòng)產(chǎn)生 的抖動(dòng)。
2.2機(jī)械共振問題
     皮帶機(jī)在進(jìn)行速度調(diào)整（加速或減速） 時(shí)，往往要經(jīng)歷產(chǎn)生機(jī)械共振點(diǎn)的過程，為 避免機(jī)械共振對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的影響，要求驅(qū)動(dòng) 設(shè)備在速度控制上最好能避開或跨越該速度
段。
2.3運(yùn)行中緊急停車
    緊急停車可能是因緊急事故或突然掉電 引起的，當(dāng)皮帶機(jī)在負(fù)載狀態(tài)下緊急停車 時(shí)，會(huì)因皮帶上所承載物料的慣性作用，產(chǎn) 生動(dòng)應(yīng)力效應(yīng)使皮帶大幅度振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可 能會(huì)對(duì)皮帶造成損壞。要解決這個(gè)問題，往 往需要在“緊急停車”時(shí)，傳動(dòng)設(shè)備能驅(qū) 動(dòng)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后停止，這樣便能 緩解動(dòng)應(yīng)力效應(yīng)對(duì)皮帶機(jī)的影響。
2.4故障停車后的再啟動(dòng)一重載啟動(dòng) 皮帶機(jī)的重載啟動(dòng)是一個(gè)比較復(fù)雜的過 程，簡(jiǎn)單地說，就是要求傳動(dòng)設(shè)備能做到控 制電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)“緩啟”，因?yàn)樵陟o止?fàn)?態(tài)下的物料會(huì)因重力作用使皮帶上的各部位 承受的張力不同。在這種狀態(tài)下啟動(dòng)時(shí)，要 求傳動(dòng)設(shè)備能控制電機(jī)在低速狀態(tài)下產(chǎn)生較 大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即在保證控制電機(jī)產(chǎn)生較大 的啟動(dòng)力矩，控制電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，先將處 于松馳的狀態(tài)的皮帶繃緊，各部位的張力分 配均勻后，再控制電機(jī)拖動(dòng)皮帶機(jī)達(dá)到一定 的運(yùn)行速度。
2. 5皮帶機(jī)維護(hù)檢修
    要求傳動(dòng)設(shè)備具有較靈活的調(diào)速設(shè)置方 式，滿足皮帶機(jī)維護(hù)檢修“低速驗(yàn)帶”的 要求。
3、皮帶機(jī)技術(shù)方案
    皮帶機(jī)技術(shù)方案應(yīng)全面滿足皮帶機(jī)工藝 分析所提出的工藝要求。
3.1正常啟/停控制
    ACS800 - 07傳動(dòng)產(chǎn)品支持多種總線協(xié) 議：Control Net，Modbus，Modbus +，Interbus - S ， Profibus DP ， LON Bus 以及 Devi- ceNet等。針對(duì)大功率電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)的啟 動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊問題，ACS800 - 07傳 動(dòng)產(chǎn)品在保證啟動(dòng)力矩的基礎(chǔ)上，可將電動(dòng) 機(jī)的啟動(dòng)電流控制在額定電流的2倍以內(nèi)， 大幅度降低了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
3.2皮帶機(jī)負(fù)載運(yùn)行
    通常皮帶機(jī)可以是頭_尾驅(qū)動(dòng)、頭部2 臺(tái)電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)或單臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但無(wú)論是 哪一種驅(qū)動(dòng)方式，均要求在物料頻繁下落對(duì) 皮帶產(chǎn)生擾動(dòng)時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩能快速、準(zhǔn)確 地跟上負(fù)載的變化。對(duì)應(yīng)于電機(jī)的控制源 ——變頻器來說，必須能快速、準(zhǔn)確地控制 電機(jī)達(dá)到負(fù)載變化的要求。因而，采用 DTC直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的ACS800 - 07傳動(dòng) 產(chǎn)品，無(wú)疑是解決問題的最佳方案；此外, 快速的響應(yīng)速度，不光能滿足負(fù)載變化的要 求，同時(shí)還可以降低皮帶自身的振動(dòng)。中，往往要經(jīng)歷產(chǎn)生機(jī)械共振的速度范圍, ACS800 - 07傳動(dòng)產(chǎn)品所具有的多段速控制 功能，使用戶可通過簡(jiǎn)單的設(shè)置實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中 危險(xiǎn)速度段的跨越，延長(zhǎng)了機(jī)械壽命降低了 維護(hù)檢修次數(shù)。
3.4緊急停車問題
    針對(duì)皮帶機(jī)負(fù)載狀態(tài)下要求緩?fù)５男?求，ACS800 - 07傳動(dòng)設(shè)備擁有S形斜坡啟 動(dòng)與停車控制功能，見圖2。可靈活設(shè)置皮 帶機(jī)停車時(shí)間，保證了皮帶機(jī)負(fù)載停車的需 求，從而避免了皮帶機(jī)負(fù)載狀態(tài)下緊急停車 產(chǎn)生的振動(dòng)，消除了應(yīng)力波作用對(duì)皮帶的影 響，延長(zhǎng)了皮帶的使用壽命。
3. 5重載啟動(dòng)
    ACS8TO-07傳動(dòng)產(chǎn)品的低速滿轉(zhuǎn)矩特 性，是保證皮帶機(jī)重載啟動(dòng)時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)矩的基本 要求。針對(duì)重載啟動(dòng)時(shí)要求“緩啟”，選擇 采用了 DTC直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的ACS800 - 07傳動(dòng)產(chǎn)品，無(wú)疑是解決這一問題的關(guān)鍵。 因?yàn)椋�靜止?fàn)顟B(tài)下皮帶機(jī)上所承載的物料, 會(huì)在重力作用下使皮帶各部位承受的張力不 同，在這種狀態(tài)下啟動(dòng)皮帶機(jī)，就要求傳 動(dòng)設(shè)備的控制電機(jī)能在低速狀態(tài)下產(chǎn)生較大 的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這樣電機(jī)在低速狀態(tài)下使皮帶 各部位的張力分配均勻后，再拖動(dòng)負(fù)載達(dá)到 預(yù)定的速度。ACS800 - 07的低速滿轉(zhuǎn)矩特性以及0~ 1 800s的加/減速時(shí)間，是實(shí)現(xiàn) 重載啟動(dòng)的保證，另外，低速“緩啟動(dòng)” 也可以使皮帶機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)機(jī)械部位齒輪以 較低的速度嚙合，避免了髙速啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的 沖擊。
3.6不同工況的應(yīng)用
    ACS800-07內(nèi)置功能強(qiáng)大的應(yīng)用軟件， 用戶可通過遠(yuǎn)程/就地等多種方式，靈活實(shí) 現(xiàn)對(duì)ACS800 - 07傳動(dòng)設(shè)備的參數(shù)調(diào)整，并 且可根據(jù)需要編制預(yù)設(shè)功能。如：運(yùn)量變化 時(shí)對(duì)帶速進(jìn)行調(diào)整，維護(hù)檢修時(shí)可“低速 驗(yàn)帶”，通過對(duì)ACS800 - 07的功能設(shè)置, 均能靈活實(shí)現(xiàn)方便工作人員的作業(yè)。
4、方案先進(jìn)性分析
4.1控制技術(shù)的先進(jìn)性分析 4.1.1 矢量技制技術(shù)
    矢量控制技術(shù)是仿效直流電機(jī)控制方法 來控制異步電動(dòng)機(jī)的方法。這種控制方法是 利用定子磁場(chǎng)進(jìn)行定位，使轉(zhuǎn)子電流經(jīng)坐標(biāo) 變換分解為勵(lì)磁和轉(zhuǎn)矩2個(gè)值，從而將異步 機(jī)的非解稱狀態(tài)轉(zhuǎn)化為直流電動(dòng)機(jī)的解耦狀 態(tài)進(jìn)行控制。這種解稱實(shí)際上是設(shè)法將異步 電動(dòng)機(jī)的物理模型，等效地變成直流電動(dòng)機(jī) 的控制方式，這種等效變換是依據(jù)坐標(biāo)變換 實(shí)現(xiàn)的，其等效原則是在不同坐標(biāo)系下電動(dòng) 機(jī)模型所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)相同。
    在矢量控制方式中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程，需 要大量的運(yùn)算，在控制電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)上也非 常復(fù)雜，因而矢量控制方式的發(fā)展，依托了 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及人們對(duì)電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué) 模型的不斷精確和簡(jiǎn)化。
    經(jīng)過多年的發(fā)展，如今在傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)出 現(xiàn)了 “無(wú)速度傳感器的矢量控制技術(shù)”，由 于矢量控制技術(shù)采用的是仿效直流電動(dòng)機(jī)控 制異步電動(dòng)機(jī)的方式，因而在控制的精度及 快速性上，始終無(wú)法達(dá)到以異步電動(dòng)機(jī)直接 作為控制對(duì)象的精度。
4.1.2 DTC底接將坦拉制技術(shù)
    DTC (Direct Torque Control)直接轉(zhuǎn)矩 控制的控制思想，是繼矢量控制方式之后出 現(xiàn)的，由德國(guó)魯爾大學(xué)的Depen bn>ck教授 在1985年提出的（該專利被ABB公司買 斷）。簡(jiǎn)單來講，DTC的控制原理就是利用 空間矢量以定子磁場(chǎng)定向的分析方法，直接 在定子坐標(biāo)系下分析異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模 型，計(jì)算異步電動(dòng)機(jī)的磁鏈，通過離散的兩 點(diǎn)式調(diào)節(jié)器，將異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩值與給定值作比較，使異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)保 持在一定的容差范圍內(nèi)。由于DTC的控制 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制信號(hào)處理的物理概念明確, 控制上除定子電阻外的所有異步機(jī)參數(shù)變化 的魯棒性好，因此，DTC技術(shù)在控制異步 電動(dòng)機(jī)上具有轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快且無(wú)超調(diào)等特 點(diǎn)，是一種具有高靜、高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào) 速控制方式，目前DTC技術(shù)已被整個(gè)傳動(dòng) 領(lǐng)域稱為第四代傳動(dòng)產(chǎn)品的控制技術(shù)。