皮带机驱动方式及控制方法

◎孟祥辉，牛晓东，朱耀强

（1.中国港湾工程有限责任公司机电装备分公司，北京 100027；

2.中粮工程科技（郑州）有限公司，河南 郑州 450053）

皮带机驱动方式及控制方法

◎孟祥辉1，牛晓东1，朱耀强2

（1.中国港湾工程有限责任公司机电装备分公司，北京 100027；

2.中粮工程科技（郑州）有限公司，河南 郑州 450053）

皮带机的驱动布置方式有多种，根据不同的情况设计者要进行合理的选择，不但要根据地理位置、功能需求还要结合电气专业的相关知识优化选型。

皮带机驱动布置方式；S曲线控制方式；变频器；上位机操作软件

随着现代工业的发展，煤炭、矿石成为工业发展的原始动力。然而由于工业与能源的布局不匹配导致物料运输成为至关重要的一个环节。通过对各种运输方式的对比，皮带机运输有着得天独厚的优势。世间万物都需要遵守能量守恒定律所以皮带机驱动动力就是制约其发展的关键要素之一。现在就根据皮带机的特点浅谈一下其驱动方式及控制方法。

1　皮带机驱动方式

皮带机顾名思义就是利用皮带作为运输载体，而皮带是橡胶制品所以其最基本的特性就是具有延展性。另外由于是物料运输所以其布置具有分散性。根据皮带机以上两个特性，在选择驱动装置时就要充分考虑如何克服难点。为了能够给皮带机提供足够的动力，我们会根据皮带机动力驱动的位置划分为：头部驱动、头尾部驱动、头部及中间驱动3种方式。驱动装置启动方式划分为：直接启动（功率不大于37 kW）和软启动2种种方式；软启动分为液力耦合器启动（按照电压等级又可分为中压直接启动、低压直接启动）和变频器启动2种方式。

2　驱动布置的选择

2.1从动力驱动位置分析

因为使用皮带机运输基本上都是进行中长距离物料输送，所以，皮带机头尾的距离相对较远，综合动力、控制、监控等众多因素变电所一般会设置在皮带机头部转运站附近。驱动装置距离同一变电所距离越近，各种电缆的使用量会大大减少；另外驱动装置较集中，也方便设备的监控和控制。如果采用头尾驱动，有2种配电方式：①在同一个变电所进行配电和控制，这样势必会造成其中一侧的驱动装置要敷设很长的电缆，从而增加项目成本造价（因需考虑压降因素此电缆的截面积还需适当放大），同时因为此种方式驱动装置不在一个位置，无疑增加了2个位置驱动的同步控制、信号采集的难度；②在头尾分别设置2个变电所进行配电和控制，这种方式克服了第一种方式电缆敷设的问题但需要在头尾分别设置一套供电系统和控制系统。头部及中间驱动这种方式一般用在中间位置出现大的爬坡或者大角度转弯的情况下，其配电和控制可根据驱动之间的距离综合考虑，更接近以上那种方式。

2.2从驱动装置启动方式上分析

因为直接启动就是通过控制接触器闭合或打开，从而控制是否给驱动装置提供动力电源（只能通过液力耦合器的机械作用进行调节驱动装置和滚筒的转速比）。这种控制方式只有通与不通2种状态，控制方式简单易实现，但对于驱动装置的电流、电压、力矩、转速等重要参数无法进行监测，即使通过增加相应监测设备对相关参数进行采集，也无法根据这些时时参数对驱动装置进行有效的调节和控制，从而达到最佳效果。所以这种控制方式一般只适合于驱动装置功率较小、对控制要求不高的皮带机。相对于低压直启，中压直启的优点是能够提供大动力、减少线路压降损耗；但其缺点在于电压级别较高，存在一定的安全隐患。

3　S曲线控制方式

3.1变频器控制驱动

可以通过调整变频器的给定值调节驱动装置速度和力矩，从而实现对皮带机滚筒速度的控制，变频器同时具有非常强大的数据采集和处理能力，故可以实现电流单闭环控制或者速度、电流双闭环控制。变频器之间也可以通过自身的通讯信议交换各种数据。因此，在实现多驱动之间的同步控制上有着得天独厚的优势。另外，因皮带机具有一定的延展性，所以在皮带机启动到正常运行需要一个特殊的控制方式，下边介绍一种S曲线控制方式。图1为皮带机随着启动时间给定频率的变化图，其中T4-T1阶段为皮带机加速启动段，T1-T2为皮带涨紧段，T2-T3段为皮带机启动段，T3后为皮带机正常运行段，T0为皮带机停车段。其各曲线段计算公式见（1）、（2）、（3）、（4）。

相关参数设定经验值可参考以下数据：T1 10～40 s；T2 10～40 s；T3 50～200 s；启动下限（fL）5～10 HZ；启动上限（fM）下限—50 HZ。

这些数据可以在PLC程序中固化也可以通过上位机操作软件进行设置（特别提示：操作软件上需设置操作权限）。

图1　皮带机随着启动时间给定频率的变化图

3.2头部多套驱动装置驱动的皮带机

如果皮带机是头部多套驱动装置驱动，可以在变频器中设置主从驱动关系，自动化PLC控制系统只控制主机，从机通过主从驱动装置之间的同步光纤进行通讯控制。如果皮带机为头尾驱动，其主从驱动装置可以通过PLC进行数据交换，从而实现主从同步的效果，但此种方法实现的同步控制精度要远远低于通过主从驱动装置之间的同步光纤通信控制方式。

4　小结

以上简单描述了皮带机驱动设置及控制方式，因为每个现场的工艺要求和条件各不相同，具体需要采用哪种驱动方式需要结合实际需求去综合考虑，但最终目的就是要达到最佳性价比。

[1]张 钺.新型圆管带式输送机设计手册[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2]任元会，卞铠生，姚家袆.工业与民用配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2005.

Brief Discussion of Belt Conveyor Drive Mode and Control Methods

Meng Xianghui1，Niu Xiaodong1，Zhu Yaoqiang2
（1.China Harbour Engineering Co. Ltd.， Beijing 100027， China；
2. Zhengzhou Science Research & design Institute State Administration of Grain Reserve， Zhengzhou 450053， China）

There are many types of belt conveyor drive arrangement， thus the reasonable choice of arrangement should be made according to different situations， not only should according to the geographical location， functional requirements and also combined with electrical professional knowledge to optimize the selection.

Types of belt conveyor drive arrangement； Scurve control mode； Inverter； PC operation software

TD528.1

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.06.022

孟祥辉（1982-），男，工程师；主要研究方向为机电工程管理。

牛晓东（1972-），男，工程师；主要研究方向为电气工程专业。

朱耀强（1982-），男，工程师；主要研究方向为粮食仓储及物流工艺研究设计。