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[摘要]：双向双驱皮带在冶金、煤炭企业中有很广的应用范围，尤其是在受厂房空间限制、或者是工艺特别需求的工况下更有较广的应用。如何能够真正实现两台电机的转矩与功率平衡，提高双向双驱皮带的运行效率与使用寿命，是目前所有用户普遍面临和亟待解決的问题。利用现有变频器的控制技术、PLC技术，实现双向双驱皮带的主从控制，实现皮带负荷的平均分配，是解决此种问题的有效方法。既能满足生产需求，也可以能有效降低企业生产成本，提高企业经济效益。
[关键词]：双向双驱皮带 主从控制 变频器
中图分类号：TH222 文献标识码：TH 文章编号：1009-914X（2012）12- 0189 -01
一、项目实施的背景
莱钢型钢炼铁厂喷煤共有三期工程，其中在喷煤二期工程完成后，由于受到喷煤区域厂房较小等外部条件限制，要求多条输煤皮带，要实现既能向一期工程输煤，也能向二期工程输煤。但是由于原设计的不足，一直未实现真正意义上的双向输煤，喷煤二期和喷煤一期也不能实现真正的互用。喷煤三期工程完成后同样有多条输煤皮带也要实现双向输煤，存在同样的问题，在很大程度上制约了生产的灵活性。
其中，喷煤M4皮带为一条U型皮带，原设计为双滚筒电机驱动双向工频运行，滚筒电机各参数相同。现M4皮带两台滚筒电机能够实现工频往二期工程输煤，皮带运行较为平稳。但是在往一期工程输煤时，即使增加机械压皮带机构，皮带往往也会被拽离皮带支撑架，皮带不能正常运转，不能实现双向打料。由于两台电机需要同步运行，电机的转速要求也需要完全一致，在备件的准备上也有一定的苛刻性。
二、国内研究发展现状
近年来，我国自动化技术的迅速发展，工业自动化取得了长足的进步。随着电力电子技术、控制技术和电力器件制作工艺的进步，变频器技术发展迅速，变频器在风机、水泵、提升机、皮带机等方面的应用已很成熟。皮带机实现变频控制可以很好的解决工频启动时电机对皮带的机械冲击很大的问题，从调速控制方式、传动设备性能、故障集中处理等方面根本解决了普通传动系统的弊端。
利用现有变频器的控制技术，采用主从控制，实现负荷平均分配，提高系统拖动能力和运行效率。实现要求双向运行、多电机驱动皮带的双向双驱，既能满足生产需求，更可以能有效降低企业生产成本，提高企业经济效益。这种双向双驱技术一般都是在水平传输皮带上应用，对于在带倾角皮带、U型皮带上的应用却是一项空白。
三、研究内容与技术路线，项目的技术创新点
1.技术创新点：
（1）双向双驱滚筒电机实现主从控制。
喷煤区域M4输煤皮带为一条东西方向、双电动滚筒驱动的U型皮带。通过技术改造，两台电机的控制方式由接触器控制改为变频器控制，变频器选型为施耐德ATV71系列。设定两台滚筒电机中的一个为主动电机，另一个为从动电机，主电机变频器通过输出指令来控制从电机变频器，从电机变频器接收指令并做出相应调整，从而实现整个皮带系统的自适应控制。
（2）实现U型皮带运行时电机转矩平衡。
通过设定两端滚筒电机的主从关系，可以实现两端电机互为主从，主变频器设定皮带给定频率，控制皮带转速。定义主变频器模拟量输出端子A01为转矩输出；定义从变频器模拟量输入端子AI1为转矩给定输入。设定主变频器为速度控制，从变频器为转矩控制，通过主变频器的转矩输出时刻调节从变频器的转矩输出大小，从而实现整条皮带的转矩平衡。
（3）实现皮带的双向双驱，互为主从，提高皮带运行效率，降低皮带故障率。
改造完成后，皮带的控制方式可以为机旁手动或者远程自动操作，来实现两台电动滚筒电机的主从关系，互为主从，互为备用。
（4）实现双向双驱皮带的两种工作方式。
两台电动滚筒电机可以同时实现变频器控制，也可以在紧急情况下通过双头开关转换实现工频运行。
（5）控制回路实现优化控制，增加西门子S7-200PLC一台，简化控制线路，降低外部线路故障，增加系统的稳定运行率。
2.关键技术及难点：
（1）探明多机驱动同一U型皮带时难以解决的功率平均和转矩平衡问题。
多台电机驱动同一皮带最难以实现的是各台电机的功率平均问题，实现主从控制改造后，可以通过设定的主变频器的转矩输出来实现控制从变频器的输出，从而实现两台电机的功率及转矩平衡。
（2）探明多台电机转矩平衡原理。
通过设定两端滚筒电机的主从关系，可以实现两端电机互为主从，主变频器设定皮带给定频率，控制皮带转速。设定主变频器为速度控制，从变频器为转矩控制，通过主变频器的转矩输出时刻调节从变频器的转矩输出大小，从而实现整条皮带的转矩平衡和功率平衡。
3、解决问题后的效果效益
通过一系列的技术改造，工程实施完毕后，具有以下很好的使用效果：
1）多条双向双驱输煤皮带可以实现双向平稳运行
2）M4皮带可以实现一期、二期、三期相互打料，能够相互备用。在生产上实现了很大的灵活性，在很大的程度上保证了喷煤的正常生产。
3）实现了带倾角U型带式输送机系统的软起动，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害；同时起动过程中对机械无冲击，减少了皮带机系统机械部份的检修量。
4）实现了带倾角U型皮带机多电机驱动时的功率平衡。变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制，当多电机驱动时，采用主从控制，实现负荷平均分配，提高系统拖动能力和运行效率。
5）降低了皮带带强。采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间在1s-3600s可调，通常皮带机起动时间在60s-200s内根据现场设定，皮带机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资。
6）本系统电控系统采用变频驱动后功率因数达0.9以上，系统传递效率比液力耦合器驱动要高15%以上，节能效果好。
四、技术经济指标
生产成本大大降低，节约了电机等电气备件，皮带更换及皮带维修费用大大降低。实现变频改造后，利用变频器对电机的多种保护，例如过载、缺相、欠压、短路等极大的保护了电机不被损坏，直接降低了电机的备件费用。改造完成后，电动滚筒的损坏率大大降低。
改造完成后，由于皮带启动平稳，机械冲击力减小，皮带的磨损降低，皮带的使用寿命加长，皮带的维护费用可降低50%以上。
结束语：该项目改造实施后，实现了双向双驱皮带系统的智能控制，提高传动效率、避免了电机启动电流冲击及机械冲击大、实现了功率平衡等问题。可使皮带的磨损降低，降低维修及维护成本，降低无功环流损耗，有效的降低了电机的故障率，降低了喷煤系统的停喷率，提高了企业经济效益。
参考文献：
【1】 《工厂常用电气设备手册》编写组.工厂常用电气设备手册.2版 [M].北京： 中国电力出版社，1998.
【2】S7-200 CN可编程序控制器手册 [M].西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团，2005.
【3】张勇.电机拖动与控制. [M].北京：机械工业出版社，2001
作者简介：
卢宝松（1981-），汉族，电气助理工程师，主要从事炼铁厂高炉电气维护、检修、设计工作。
[关键词]：双向双驱皮带 主从控制 变频器
中图分类号：TH222 文献标识码：TH 文章编号：1009-914X（2012）12- 0189 -01
一、项目实施的背景
莱钢型钢炼铁厂喷煤共有三期工程，其中在喷煤二期工程完成后，由于受到喷煤区域厂房较小等外部条件限制，要求多条输煤皮带，要实现既能向一期工程输煤，也能向二期工程输煤。但是由于原设计的不足，一直未实现真正意义上的双向输煤，喷煤二期和喷煤一期也不能实现真正的互用。喷煤三期工程完成后同样有多条输煤皮带也要实现双向输煤，存在同样的问题，在很大程度上制约了生产的灵活性。
其中，喷煤M4皮带为一条U型皮带，原设计为双滚筒电机驱动双向工频运行，滚筒电机各参数相同。现M4皮带两台滚筒电机能够实现工频往二期工程输煤，皮带运行较为平稳。但是在往一期工程输煤时，即使增加机械压皮带机构，皮带往往也会被拽离皮带支撑架，皮带不能正常运转，不能实现双向打料。由于两台电机需要同步运行，电机的转速要求也需要完全一致，在备件的准备上也有一定的苛刻性。
二、国内研究发展现状
近年来，我国自动化技术的迅速发展，工业自动化取得了长足的进步。随着电力电子技术、控制技术和电力器件制作工艺的进步，变频器技术发展迅速，变频器在风机、水泵、提升机、皮带机等方面的应用已很成熟。皮带机实现变频控制可以很好的解决工频启动时电机对皮带的机械冲击很大的问题，从调速控制方式、传动设备性能、故障集中处理等方面根本解决了普通传动系统的弊端。
利用现有变频器的控制技术，采用主从控制，实现负荷平均分配，提高系统拖动能力和运行效率。实现要求双向运行、多电机驱动皮带的双向双驱，既能满足生产需求，更可以能有效降低企业生产成本，提高企业经济效益。这种双向双驱技术一般都是在水平传输皮带上应用，对于在带倾角皮带、U型皮带上的应用却是一项空白。
三、研究内容与技术路线，项目的技术创新点
1.技术创新点：
（1）双向双驱滚筒电机实现主从控制。
喷煤区域M4输煤皮带为一条东西方向、双电动滚筒驱动的U型皮带。通过技术改造，两台电机的控制方式由接触器控制改为变频器控制，变频器选型为施耐德ATV71系列。设定两台滚筒电机中的一个为主动电机，另一个为从动电机，主电机变频器通过输出指令来控制从电机变频器，从电机变频器接收指令并做出相应调整，从而实现整个皮带系统的自适应控制。
（2）实现U型皮带运行时电机转矩平衡。
通过设定两端滚筒电机的主从关系，可以实现两端电机互为主从，主变频器设定皮带给定频率，控制皮带转速。定义主变频器模拟量输出端子A01为转矩输出；定义从变频器模拟量输入端子AI1为转矩给定输入。设定主变频器为速度控制，从变频器为转矩控制，通过主变频器的转矩输出时刻调节从变频器的转矩输出大小，从而实现整条皮带的转矩平衡。
（3）实现皮带的双向双驱，互为主从，提高皮带运行效率，降低皮带故障率。
改造完成后，皮带的控制方式可以为机旁手动或者远程自动操作，来实现两台电动滚筒电机的主从关系，互为主从，互为备用。
（4）实现双向双驱皮带的两种工作方式。
两台电动滚筒电机可以同时实现变频器控制，也可以在紧急情况下通过双头开关转换实现工频运行。
（5）控制回路实现优化控制，增加西门子S7-200PLC一台，简化控制线路，降低外部线路故障，增加系统的稳定运行率。
2.关键技术及难点：
（1）探明多机驱动同一U型皮带时难以解决的功率平均和转矩平衡问题。
多台电机驱动同一皮带最难以实现的是各台电机的功率平均问题，实现主从控制改造后，可以通过设定的主变频器的转矩输出来实现控制从变频器的输出，从而实现两台电机的功率及转矩平衡。
（2）探明多台电机转矩平衡原理。
通过设定两端滚筒电机的主从关系，可以实现两端电机互为主从，主变频器设定皮带给定频率，控制皮带转速。设定主变频器为速度控制，从变频器为转矩控制，通过主变频器的转矩输出时刻调节从变频器的转矩输出大小，从而实现整条皮带的转矩平衡和功率平衡。
3、解决问题后的效果效益
通过一系列的技术改造，工程实施完毕后，具有以下很好的使用效果：
1）多条双向双驱输煤皮带可以实现双向平稳运行
2）M4皮带可以实现一期、二期、三期相互打料，能够相互备用。在生产上实现了很大的灵活性，在很大的程度上保证了喷煤的正常生产。
3）实现了带倾角U型带式输送机系统的软起动，将电机的软起动和皮带机的软起动合二为一，通过电机的慢速起动，带动皮带机缓慢起动，使皮带机在起动过程中形成的张力波极小，几乎对皮带不造成损害；同时起动过程中对机械无冲击，减少了皮带机系统机械部份的检修量。
4）实现了带倾角U型皮带机多电机驱动时的功率平衡。变频器对皮带机进行驱动时，一般采用一拖一控制，当多电机驱动时，采用主从控制，实现负荷平均分配，提高系统拖动能力和运行效率。
5）降低了皮带带强。采用变频器驱动之后，由于变频器的起动时间在1s-3600s可调，通常皮带机起动时间在60s-200s内根据现场设定，皮带机的起动时间延长，大大降低对皮带带强的要求，降低设备初期投资。
6）本系统电控系统采用变频驱动后功率因数达0.9以上，系统传递效率比液力耦合器驱动要高15%以上，节能效果好。
四、技术经济指标
生产成本大大降低，节约了电机等电气备件，皮带更换及皮带维修费用大大降低。实现变频改造后，利用变频器对电机的多种保护，例如过载、缺相、欠压、短路等极大的保护了电机不被损坏，直接降低了电机的备件费用。改造完成后，电动滚筒的损坏率大大降低。
改造完成后，由于皮带启动平稳，机械冲击力减小，皮带的磨损降低，皮带的使用寿命加长，皮带的维护费用可降低50%以上。
结束语：该项目改造实施后，实现了双向双驱皮带系统的智能控制，提高传动效率、避免了电机启动电流冲击及机械冲击大、实现了功率平衡等问题。可使皮带的磨损降低，降低维修及维护成本，降低无功环流损耗，有效的降低了电机的故障率，降低了喷煤系统的停喷率，提高了企业经济效益。
参考文献：
【1】 《工厂常用电气设备手册》编写组.工厂常用电气设备手册.2版 [M].北京： 中国电力出版社，1998.
【2】S7-200 CN可编程序控制器手册 [M].西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团，2005.
【3】张勇.电机拖动与控制. [M].北京：机械工业出版社，2001
作者简介：
卢宝松（1981-），汉族，电气助理工程师，主要从事炼铁厂高炉电气维护、检修、设计工作。