1 引言

　　随着现代化生产的不断发展，环保已成为现代社会广 泛关注的一个日趋重要的社会问题。物料输送过程中和转 运点处的粉尘飞扬及沿途遗洒所造成的环境污染已经引起 各地工矿企业和地方行政管理部门的重视。

　　为解决物理传输过程中带来粉尘污染问题，将散状 物料包裹在强制形成管状胶带内进行输送的一类特殊的带 式输送机作为一种物料输送设备应运而生，其输送原理与 普通带式输送机完全相同，即通过输送胶带作为传力和物 料的输送媒体，由转动灵活的托银作为输送物料胶带的支 撑，经滚筒的改向和传动，由驱动装置驱动滚筒使输送机 胶带靠滚筒与胶带的摩擦使输送物料的胶带进行周圈转动 传送物料。所不同的是，普通带式输送机物料在形成平形 或槽形截面的胶带上进行输送，而管状带式输送机使物料 在形成管状截面的胶带内进行输送。

　　2 输煤管带机系统介绍

　　宁波钢铁五丰塘焦化厂管状带式输送机系统(以下称 输煤管带机系统)由中国华电工程(集团)有限公司设计、设 备制造、安装调试、竣工验收总承，于2009年投入生产使 用。该输煤管带机全长3.6公里，将五丰塘焦化厂与宁钢主 厂区进行连接，用于主厂区原料煤码头来煤卸船后输送至 五丰塘焦化厂焦炉炼焦生产使用，额定输送能力1200t/h。

　　输煤管带机采用头二尾一变频驱动方式，五丰塘焦化 厂(M301转运站)作为头部并设置两套变频驱动装置; 宁钢主厂区焦化T2转运站作为尾部并设置一套变频驱动装 置。现场电机使用SIEMENS公司的变频电机，电机功率 880kW，配有编码器做闭环控制。正常情况下控制系统使 用一主两从变频器驱动对应电机，保证管带机运行的连续可靠，在其中一台设备的故障状态下， 可以进行主机从机 的切换，实现一主一从的控制。

　　焦化厂管带机传动和控制系统投产时建设，使用至今 已有13年，存在设备老化，故障率高，且日常维护频繁， 以及在用的PF700S系列变频器备件早已停产问题，如遇到 突发设备故障产线停产风险大。

　　为确保两厂区的输煤管带机系统运行稳定，需要对该 输煤管带机系统进行更新、替换以及功能优化，从而实现 产线设备稳定可靠。

　　3 输煤管带机系统改造

　　(1)PF700S系列变频器升级为新风光FD800工程传 动系列变频器。

　　(2 ) P L C 控 制 系 统 C P U 及 模 块 升 级 ， 由 A B ControlLogix1756-L61升级为1756-L73，工程师站的上位 机软件和编程软件进行升级以及适应性优化。其中上位机 软件升级为FactoryTalk View Studio V12;编程软件升级 为Studio 5000 V33。

　　(3)原PLC系统与变频器以及远程子站之间采用 ControlNet协议进行通讯，升级后改为EtherNet/IP协议。

　　(4)工程师站WindowsXP系统升级到主流配置 Windows10系统。

　　4 管带机系统变频器特点介绍

　　FD800工程传动系列变频器是公司专为高端应用市场 而设计的电气传动产品，具有完善的控制系统，其主控系 统采用高速DSP为控制核心，控制算法完全数字化，具备 优异的电机速度与转矩的控制性能，具有丰富的用户接口 和配置，模块化设计方案，支持四象限，支持多机传动， 单元与柜机灵活配置，可以应用在需要高过载能力、高可 靠性、持续作业的场合;特别适用于冶金、港机、起重、 岸电、石油、石化、市政、化工、电力、建材、矿业、船 舶、造纸、测功机、EPS 等行业及各类大型装备。

　　FD800系列产品采用国际主流的模块化设计理念，可 单独提供功率单元、变频器单元、滤波单元或整套柜机， 从而满足终端用户、OEM 和系统集成不同类型客户的需 求。FD800 系列产品在各个行业典型应用的标准配置基 础之上，可以根据客户特殊需求通过模块的灵活组合实现 按单定制服务，以满足客户各种精确控制需求，更能突显 FD800系列产品的易用性。

　　宁钢管带机系统所用的FD800工程传动变频器较普通 变频器主要有以下几种特点：

　　(1)采用12脉冲整流方案。宁钢焦化厂输煤管带机改 造升级的FD800工程传动变频器包含两路进线开关，可以支 持双主回路电源供电，满足12脉冲整流方案，在将交流电 转换直流电的过程中，能够有效的减少谐波干扰和电压波 动。整流单元还内置了直流缓冲部分。

　　(2)控制性能优异。提供V/F、开环矢量、闭环矢量 三种控制方式，可驱动同步和异步电机， 同时支持VF分离 功能;一个控制单元可以通过光纤连接多个传动单元，除 了安全、节省成本的优势，可以轻松实现多传动与并机应 用的灵活切换。

　　(3)功率单元采用模块式结构。模块化设计，提高产 品通用性;不受柜体加工周期的制约，可以提前进行单元 组装生产，提高产品的生产效率，配有抽拉把手，轮滑式 安装，提高后期的维护性，不需反复的拆卸和安装,在柜内 实现逐个单元器件的维护工作。

　　(4)功率单元高度冗余，支持降额输出。管带机系统 变频器逆变柜使用3个500kW功率单元组成，正常情况下输 出功率可达1500kW，1个单元故障后，此功率单元可以退 出，设备仍可以输出功率1000kW保证机器的满载运行，最 大程度降低整体系统突然停机可能引发的风险。

　　(5)瞬时停电、跌落不停机(低电压穿越)。在用户 主电源瞬时停电、瞬时跌落、厂用电网切换时，变频器能保证在限定时间内电网恢复后能够自动正常运行。变频器 允许掉电时间可设，范围0.0~100.0s，取得武高所高低穿 认证报告。

　　(6)快速飞车启动。电机在旋转过程中，无需等待电 机剩磁消失，无需从高频往下搜频，变频器可直接确认电 机当前频率进行启动。 无论电机转速状态为何， 均可精准 追踪，实现飞车启动，允许等待时间内电源跌落等瞬时故 障恢复0.1～1秒内自动启动变频器直接运转频率输出，拖动 电动机运行至设定状态。

　　(7)数字延迟误差补偿技术。当输出频率和采样频率 相比较，足够低时，由于数字延迟造成的电流调节器幅值 和相位误差可以忽略;否则，这类误差可能导致电流环不 稳定;变频器矢量控制时，通过数字延迟补偿算法明显提 升电流环路的稳定性和控制性能。

　　(8) 高可靠性。关键器件采用国际知名品牌长寿命 器件，从器件级别全面保障系统可靠性;系统单元之间采用光纤通讯技术，实现主控制板与单元控制之间的光电隔 离，在满足工程现场特殊的长距离传输需求的同时有效的 保障系统可靠性。

　　(9)其它技术特点。振荡抑制技术、输出电压自动稳 压技术、自动限流功能等。

　　5 管带机系统三机驱动转速下垂控制

　　输煤管带机采用头二尾一变频驱动方式，在带载运行 过程中，不但要求三台电动机的转速同步，而且要求它们 的负载分配尽量均衡，变频器的下垂控制功能可以很好地 满足这种需求。

　　在多机共同驱动同一个负载的系统中，由于机械连 接的材料及方式，实际负载的不均匀分布等原因，将会造 成各电机驱动系统的实际转速出现瞬时偏差的情况，即 ω1≠ω2。可以通过下垂控制方案即利用变频器的下垂功能 自动实现负荷分配功率平衡的方案。

　　实际运行时，如果某台变频器运行速度比另一台变频 器快，那么它会拖动另一台变频器驱动的电机，此时其输 出转矩会增大，受到下垂功能的作用，转矩增大会导致其 转速减小，将负载慢慢转移，与其他变频器输出电流达到 动态一致。

　　主要控制参数有F07.04下垂控制频率下降率、F07.05 下垂控制开始频率点，变频器输出频率随负载的变化量， 主要用于多电机同时驱动同一负载时的功率平衡。

　　6 结束语

　　新风光 FD800系列工程传动变频器在钢铁厂管带输煤 机的成功投运，标志着新风光变频器在钢铁行业又完成了 一次突破性应用，也标志工程传动产品国产化进程的新阶 段。该项目无缝替代管带输煤机的原有电气设备，并且实 现了通讯系统由ControlNet协议向Ethernet/P 协议的升 级， 实现单条输煤机 3.6km 长距离传送， 突破行业新长 度。基于转速下垂控制的管带机变频器控制系统克服了主 从控制系统的缺点，具有控制简单、系统稳定、操作灵活 等特点。三套FD800工程传动及控制系统在线切换主机设 计，保证了设备运行的连续性，极大程度上提升了钢铁企 业作业效率，标志着新风光发展新质生产力，推进高端装 备国产化进程迈上新台阶。