産業用A|10kVインドアンを活用するFGIコンベヤーVFDソリューション

I. 序論

パワーエレクトロニクス、制御技術、電力デバイス製造の継続的な進歩により、VFD(可変周波数駆動)技術は急速に発展し、ファン、ポンプ、ホイスト、コンベヤーベルトなどの用途で成熟しています。従来の採掘コンベヤーは、電力周波数駆動と油圧カプラーを用いることが一般的であり、効率が低く、起動電流や機械的影響が高く、パワーバランスが達成できず、システムの経済性が低くなります。同時に、ベルトや連結器は激しい摩耗を受け、高いメンテナンスコストと無効電力の循環損失を引き起こします。したがって、ベルトコンベヤーにVFD制御を適用することで、生産コストを効果的に削減し、運用効率を向上させ、システムの信頼性と保護を強化し、コンベヤーの耐用年数を大幅に延ばします。

II. ユーザー背景

2025年11月11日、ギニア共和国における世界クラスの鉄鉱石プロジェクトの稼働式が無事に開催されました。この画期的なイベントは、複数の関係者の代表者を集め、中国とアフリカの鉱業協力が新たな段階に入るという画期的な瞬間を目の当たりにしました。プロジェクトの正式な発進は、地域経済発展に強い勢いをもたらし、国際的な能力協力と相互利益をさらに深化させるでしょう。

コンベヤーシステムはギニア鉄鉱山全体の中心的な連絡網です。ベルトコンベヤーの故障は全サイト停止につながり、大きな経済的損失を被るでしょう。したがって、高電圧速度調整システムは卓越した信頼性、安定性、保護性を提供しなければなりません。これらの運用特性に基づき、VFDは以下の要件を満たす必要があります。
(1) 高い信頼性、安定性、保護性能。
(2) 故障時の電力周波数動作のためのバイパス機能。
(3) 高いスタートトルクでスムーズなスタート。
(4) 出力トルク≥2×の定格モータートルクは、大きな負荷変動や重負荷の再起動時に対応しています。
(5) 地雷の制御および監視インターフェースとの完全互換性。
(6) ベルト検査機能。
複数のサプライヤーを評価した結果、プロジェクトはFGIのJD-BP38シリーズ高電圧VFDを制御ソリューションとして選定し、複数のコンテナ型HV変頻ユニットを現地に展開しました。

III. コンベヤーのVFD制御方式

3.1 モーター駆動制御法

3つのモーターが連携して動作するため、FGIが独自開発したマスター・スレーブ制御を採用し、速度同期とトルクバランスを確保しています。1台のVFDはマスターとして機能し、残りの2台はスレーブとして動作し、マスターの速度とトルクのコマンドに従ってリアルタイムのトルクバランスを維持します。

3.2 JD-BP38高電圧変周波数器の性能

現場の要件に従い、高電圧VFDはベルトコンベヤーシステムのソフトスタートおよび速度調整を提供します。ベクトル制御技術は、主電機と従属モーター間の重負荷起動およびトルクバランス制御の機能を満たすために採用され、高い信頼性を確保する。
(1) 低調和波を持つ多層級カスケード位相;33レベル出力は出力フィルターを不要で、標準的な誘導モーターをサポートします。
(2) センサーレスベクトル制御で高スタートトルクを持ち、負荷変動時の過電流を防ぎます。
(3) 多モーターシステムにおけるリアルタイムバランスのためのトルク調整。
(4) 大慣性の重負荷起動時に定格電流2×を超える過負荷能力。
(5) セルバイパス、ニュートラルポイントシフト、グリッド周波数バイパス、ブラックアウト再起動などの高度な保護を備えた広範なグリッド電圧適応(−65%から+115% Un)により信頼性が大幅に向上。

IV. コンベヤーVFDシステムの主回路配線

3台のJD-BP38 HV VFDシステムが現地に展開され、マスター・スレーブモードと「ワントゥワン」モーター制御を採用しています。3台のユニットはすべて同じ配線構成を共有しており、図1に示されています。

図1ワンツーワン配線キャビネット(バッファ付き)一次回路図

V. 主人と奴隷の管理

簡略化されたBC4Aコンベヤーシステム図に示されているように、VFD No.1がマスタードライブとして選ばれ、VFD No.2とNo.3がスレーブドライブとして動作します。制御コンソールは周波数コマンドをマスターVFDに送信し、マスターとスレーブVFD間では光ファイバー通信が行われます。マスターコントローラとして機能するVFD No.1は、すべてのVFDの動作電流を監視し、必要なトルク出力基準を計算し、スレーブVFDシステムの同期運転を保証するためにトルクコマンドを発行します。

図2高電圧VFD速度調整システム(BC4A)の簡略図

VI. VFD電気制御システムの動作プロセス
コンベア電気制御システムの制御原理は図3に示されています。

図3コンベヤー電気制御システムの制御原理

(1) 始動時、コンベヤー電気制御システムはまずベルトシステムからのすべての信号—ベルトのずれ、材料の蓄積、縦断裂、緊急停止インターロックなど—をチェックします。すべての信号が正常であれば、システムは次のステップに進みます。
(2) ベルトコンベヤーのすべての部品が正常状態で起動要件を満たしていることが確認されると、始動信号が発令されます。スタートコマンドが送信されると、VFDは動作を開始します。
(3) 同時に、コントロールコンソールはブレーキを解除するコマンドを送り、完全に開いているかどうかを監視します。ブレーキが開かなかったり完全に開かない場合、システムはランコマンドを無効化し、VFDに緊急停止を依頼するブレーキ信号を送り、モーターの停止による過電流トリップを防ぎます。
(4) ベルトが定格速度に達すると、制御システムはベルト速度とドラム速度を継続的に監視します。速度差が指定された制限を超えると、システムは緊急停止を実行し、ベルトスリップアラームを作動させます。
(5) システムはモーター温度、ギアボックス温度、ベアリング温度、ベルト張力、モーター電流、ブレーキ状態、VFD状態などのパラメータを継続的に監視します。何らかのパラメータや状態が異常になると、システムは直ちに緊急シャットダウンを開始し、アラームを発します。

VII.高電圧VFDによるコンベヤー駆動の影響

(1) コンベヤーは真のソフトスタートを実現します。モーターはゆっくりと始動し、コンベヤーを徐々に加速させ、ベルト内の蓄積エネルギーを段階的に放出します。これにより、始動・停止時の衝撃が最小限に抑えられ、ベルトの損傷をほぼ排除できます。
(2) ベルトの摩耗が大幅に減少します。VFDの起動時間は1秒から3600秒まで柔軟に調整でき、コンベヤーの起動時間は通常、現場の状況に応じて60秒から120秒に設定されます。
(3) 3つのコンベヤーモーター間のトルクバランスが達成されます。マスター・スレーブ制御方式は、マルチモーター運転時にトルク出力のバランスが取れることを保証します。
(4) システムはベルト検査モードをサポートしています。無段交流駆動システムとして、無負荷検査条件下で定格速度の0〜100%以内の任意のベルト速度に調整可能です。
(5) 重荷重でのスムーズな始動が達成される。VFDは低周波で定格トルクの最大2.2倍を発生可能で、重負荷の始動条件に適しています。

VIII.結論

FGIのJD-BP38シリーズ高電圧VFDの採用により、コンベヤー駆動システムは安定性が向上しました。自動制御システムと組み合わせることで、ベルトの偏り、石炭の蓄積、運転中の過熱などの問題を効果的に解決し、全体の自動化レベルを大幅に向上させています。現場での応用では、コンベヤーに高度で成熟し信頼性の高い高電圧VFD駆動システムを使用することで自動化が大幅に向上するだけでなく、現場でのメンテナンス作業を削減し、経済的にも大きなメリットをもたらすことが示されており、広く宣伝される価値が高まっています。

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