在現(xiàn)代散裝物料的連續(xù)輸送中，
帶式輸送機(jī)是主要的運(yùn)輸設(shè)備，使用范圍相當(dāng)廣泛，具有運(yùn)輸成本低、運(yùn)量大、無(wú)地形限制及維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，在采礦，冶金、港口、碼頭等工況企業(yè)越來(lái)越顯現(xiàn)其重要的作用，并且隨著現(xiàn)代工業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)的發(fā)展，帶式輸送機(jī)也隨之向長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大型化方向發(fā)展。尤其在煤炭等采礦業(yè)的散裝物料輸送中有著極其廣泛的應(yīng)用前景。近年來(lái)，隨著工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展，采用大運(yùn)量、長(zhǎng)距離、高帶速的大型帶式輸送機(jī)進(jìn)行散狀物料的輸送己成為帶式輸送機(jī)發(fā)展的主流。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高，目前，帶式輸送機(jī)正朝著長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大功率、高速度、可彎曲、大傾角以及多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和具有動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)等方向發(fā)展。據(jù)國(guó)內(nèi)外資料介紹，單機(jī)運(yùn)距已達(dá)30.4km，多機(jī)串聯(lián)運(yùn)距最長(zhǎng)達(dá)208km，由17條帶式輸送機(jī)組成，最大帶寬增至4m，運(yùn)量最高可達(dá)37000t/h單機(jī)最大裝載容量為6280kw。
大型帶式輸送機(jī)具有線路長(zhǎng)、運(yùn)量大的特點(diǎn)，以致在輸送帶許用張力條件下采用單機(jī)不能產(chǎn)生所需的驅(qū)動(dòng)力。因此，大型膠帶機(jī)系統(tǒng)為了減少輸送帶強(qiáng)度及降低電網(wǎng)峰值的要求，大都采用多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式。在理想條件下，各電動(dòng)機(jī)間功率分配比與驅(qū)動(dòng)力分配比相同，但在實(shí)際中由于各種因素的影響，導(dǎo)致各電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率分配發(fā)生較大偏離。這不僅造成輸送帶各張力的重新分配，更主要的是使各電動(dòng)機(jī)功率負(fù)載不均衡，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使其中某電動(dòng)機(jī)超載運(yùn)行甚至損壞，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，因此帶式輸送機(jī)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的功率平衡是保證其正常運(yùn)行的必要條件。任何需要多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合都存在此問(wèn)題，所以對(duì)此問(wèn)題的研究是提高煤礦經(jīng)濟(jì)效益、降低生產(chǎn)成本和節(jié)約寶貴能源的迫切需要。
一、帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)該解決的問(wèn)題
對(duì)于長(zhǎng)距離的帶式輸送機(jī)，如果起動(dòng)太快，張緊裝置就來(lái)不及張緊，引起傳動(dòng)滾筒打滑。對(duì)于上運(yùn)帶式輸送機(jī)，如果起動(dòng)加速度太大，會(huì)引起物料下滑和滾料現(xiàn)象，這就需要起動(dòng)加速度可控，通常起動(dòng)加速度限定在0.3m/s2范圍內(nèi)。另外，從國(guó)內(nèi)外研究來(lái)看，采用S型曲線起動(dòng)帶式輸送機(jī)，能最好地減小輸送帶的動(dòng)張力。
如果電動(dòng)機(jī)與帶式輸送機(jī)傳動(dòng)滾簡(jiǎn)直接采用剛性傳動(dòng)，會(huì)引起空載起動(dòng)時(shí)加速度大，引起過(guò)大的電氣和機(jī)械沖擊，而滿載起動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生悶車(chē)現(xiàn)象。為避免這些現(xiàn)象，要求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能提供可調(diào)的、平滑的、無(wú)沖擊的起動(dòng)力矩、減小動(dòng)應(yīng)力、改善整機(jī)的起動(dòng)性能，即要求實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。
多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式中，由于每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元電動(dòng)機(jī)外特性的差異、設(shè)備的制造和安裝誤差、載荷變化等因素的影響，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)負(fù)載功率的失衡，以致偏載燒壞電動(dòng)機(jī)等事故，所以要求各驅(qū)動(dòng)單元能做到合理地分配驅(qū)動(dòng)功率，即實(shí)現(xiàn)功率平衡。
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生堵轉(zhuǎn)，過(guò)載等事故時(shí)，電動(dòng)機(jī)將可能發(fā)生悶車(chē)過(guò)熱而燒壞。所以要求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能及時(shí)與負(fù)載隔離，即實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)功能。
為檢查輸送帶的接頭或帶磨損情況，要求輸送機(jī)能在低速下持續(xù)地運(yùn)行。
二、帶式輸送機(jī)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡控制原理與方法
所謂功率平衡是指輸送機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，各電動(dòng)機(jī)之間輸出的功率或牽引力之比應(yīng)與相應(yīng)的設(shè)計(jì)比保持基本相等。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，在軟起動(dòng)過(guò)程中，我們不考慮功率平衡，待起動(dòng)完畢，進(jìn)入工況時(shí)，再投入功率平衡。
在設(shè)計(jì)時(shí)，己充分考慮，為達(dá)到功率平衡盡可能選用相同性能參數(shù)的電動(dòng)機(jī)，所以，在額定負(fù)載范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，各臺(tái)電動(dòng)機(jī)是同一電壓供電，功率因數(shù)近似相等。
這樣，我們可把各電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流作為依據(jù)，來(lái)進(jìn)行功率平衡的調(diào)節(jié)。帶式輸送機(jī)在運(yùn)行階段，其電動(dòng)機(jī)功率為：
由上式知，當(dāng)采用同一型號(hào)電動(dòng)機(jī)時(shí)，必基本相同，電網(wǎng)電壓U認(rèn)為是定值，則各個(gè)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)電流的大小基本反映了其功率的變化。
功率平衡控制系統(tǒng)以輸送帶的速度和電動(dòng)機(jī)的電流為控制量，并把這些控制量經(jīng)傳感器檢測(cè)的速度或電流信號(hào)，再通過(guò)處理，送入微機(jī)裝置。對(duì)于此4臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的皮帶系統(tǒng)，可采樣電動(dòng)機(jī)定子電流，電流較大代表此電動(dòng)機(jī)輸出功率大，電流小可認(rèn)為此電動(dòng)機(jī)輸出功率小，從而可根據(jù)電流大小情況，相應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的調(diào)速型液力耦合器勺桿的位置進(jìn)行控制，電流偏大者控制對(duì)應(yīng)的勺桿動(dòng)作使調(diào)速型液力耦合器內(nèi)充油量減少，以使電動(dòng)機(jī)負(fù)載減小，達(dá)到此電動(dòng)機(jī)輸出功率相應(yīng)減小的目的。
依據(jù)功率平衡控制的原理，確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：
三、帶式輸送機(jī)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡控制過(guò)程
在帶式輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，負(fù)載的變化會(huì)引起電動(dòng)機(jī)功率的變化�？紤]帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的供電電壓保持不變，則當(dāng)電動(dòng)機(jī)功率增減時(shí)，相應(yīng)的電流也會(huì)有增減。當(dāng)電流傳感器檢測(cè)到帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流信號(hào)后，將其輸入到PLC中，并與參考電流值進(jìn)行比較。取檢測(cè)到的電流信號(hào)與參考電流值的差值作為控制信號(hào)，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)液力耦合器勺桿運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)液力耦合器內(nèi)充油量的大小，達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)功率的目的。
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