带式输送机多机驱动功率平衡调整原理的研究.pdf

第 3 O卷第 l 0期 2 0 0 9年 1 0月 煤 矿 机 械 Co a l Mi ne Ma c h i n e r y V0 1 ．3 O No ． 1 0 0c t ． 2 o o 9 带式输送机多相ii l i F ．1 1 功率平衡调整原理的研穷 ． 郭春 林 煤炭科学研究总 院 上海分院 ， 上海 2 0 0 0 3 0 摘 要 分 析 了带式输 送 机 多机 驱 动功 率 平衡 原 理 ，指 出不 同类型 软 启 动 实现 功 率 平衡 的 方 法， 为煤矿井下长距 离、 高带速、 大运量、 大功率带式输送机的功率平衡技术解决方案提供参考。 关键词 带式输送机 ； 功率平衡 ； 软启动 ， 中 图分类 号 T D 5 2 8 文 献标 志码 A 文章 编号 1 0 0 30 7 9 4 2 0 0 9 1 00 0 3 30 2 Re s e a r c h o n Pr i nc i pl e o f M ul t i pl e Dr i v e Powe r Equ i l i br i um f o r Be l t Co nv e yo r GUO Ch u n l i n S h a n g h a i B r a n c h ， C h i n a C o a l R e s e a r c h I n s t i t u t e ， S h a n g h a i 2 0 0 0 3 0 ， C h i n a Abs t r ac t Th e p r i n c i p l e o f mu l t i p l e d riv e p o we r e q u i l i b r i u m f o r b e l t c o n v e y o r wa s a n a l y z e d a n d p u t s f o r wa r d me t h o d o f po we r e qu i l i b r i u m i n d i f f e r e n t s o fts t a r t i n g ．I t g i v e s t he e f f e c t i v e i d e a s f o r s o l v i n g t h e p r o b l e ms w i t h p o we r e q u i l i b r i u m o f t h e l o n g - d i s t a n c e ， h i g h b e l t s p e e d， h i g h l o a d， h e a v y p o we r b e l t c o n v e y o r i n c o a l mi ne s ． Ke y wor ds b e l t c o n v e y o r ；p o we r e q u i l i b r i u m ；s o ft-s t a rti n g 1 带 式输送 机 多机 驱动 功 率平衡 的 方法 滑 差 带式输送机 多机驱 动功率 平衡 的方法 是针对 A S o 不同类型软启动原理而实现的。 1 绕线电机转子回路串电阻 在一般双滚筒双电机传动设计 中，以第 2传动 滚筒传 动能力接近于用尽来选择等功率 的 2台电 动机 ， 当 采 用绕 线 电机 时 特 性 如 图 1 ， 电 机 I、 Ⅱ特 性曲线上的 a点与 b点相 比， a点 比 b点滑差大， 负 荷大， 如选择 电机容量无富余 的话，电机 Ⅱ就有超负 荷 的可 能 。此 时将 电机 Ⅱ转 子 回路 串上适 当电阻将 电机工 作 滑 差 人 为 增 加 ， 特性 变 软 为 曲线 Ⅱ ， 在 允 许滑 差 范 围 内， 电机 Ⅱ在 c点 上 运转 ， 电机 I 处 于 b 点运转 ， 2台电机负担同样负荷。 如电机 I 超负荷， 也 同样将电机 I 串电阻解决功率不平衡 。在运转 中可 根据实际情况调整各 台电机的工作滑率 ， 通常工作 滑率在 0 ． 0 3 ～ 0 ． 0 4 。因绕线电机无防爆 ， 不适宜在煤 矿井下 ， 同时因串入 电阻损耗过 大 ， 且 功率平衡 不 方便 ， 实际应用较少。 U． 9 I I ． Z 转矩／ 额定 转矩 图 1 电机 特 性 线 2 限矩型液力耦合器 限矩型液力耦合器是以液体为介质传递功率的 液力传动装置 ， 它被安装在电动机和减速机之 间； 液 力耦合器的泵轮经输人轴与电机相连，为功率输入 端 涡轮经输出轴与减速器相连 ， 实现能量的柔性传 递 。通过改变工作液体的充满度就可以在电动机转 速不变 的情况下 ， 实现对多电机 的功率平衡。 采 用 鼠笼 型 电机 配 限 矩 型 液 力 联 轴 器 的 多 电 机多滚筒传动系统中 ， 如果现场试车时发现功率不 平衡 可采用适当增加欠载 电机 的液力联轴器 的充 油量， 使其功率平衡 ， 但要求功率平衡的 目的是预计 电机有超负荷的可能性，起动过程 中不能改变这种 联 轴器 充 油量 ， 调 整性 能差 。 3 调速型液力耦合器 时 间 ， s 图 5仿真计算的压力一 时间 曲线 1 ． 工作压力2 ． 系统压力 参考 文献 [ 1 ] 盛 敬超 ． 液压流体力学 [ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 8 0 ． [ 2 ] 路 甬祥． 液压气动技术手册 [ K] ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 5 作者简介 舒凤翔 1 9 6 3 一， 浙江舟山人， 博士研究生， 讲师 ， 从事机 械制造 、 机电一体化方面的教学研究工作， 电子信箱 s h u f e n g x i a n g s i n a ． 收 稿 日期 2 0 0 9 0 5 0 4 3 3一 枷 枷 瑚 啪 0 V o 1 ． 3 0 N o ． 1 0 带式输送机多机驱动功率平衡调整原理的研究郭春林 第 3 0 卷第 1 0 期 调速型液力耦合器液力传动原理 同限矩型液 力耦 合 器，但采 用勺 管 出 口调 节 方式 实现 对转 速 的 调节， 通过 电动执行器控制导管的伸缩动作来改变 工作腔油液充满度， 配上电器 自动调节装置 。可使 多机驱动的各电机功率不平衡值不大于 5 ％，防止 偏载烧 电机事故 ， 国内已大量应用调速型液力耦合 器来实 现输送 机 的软起 动与 功率平 衡 ， 解 决 了带式 输送机的起动与功率平衡及同步性问题。但其调节 精 度及 可靠性 与 国外 相 比还有一 定差 距 。 4 差动轮 系液 黏装 置 C S T C S T可控 软起 动是 由行 星齿轮 减速器 的 内齿 圈 与湿式摩擦离合器组合而成 即黏性传动 ， 多机驱 动的功率平衡采用串联式 P I D控制器控制各驱动 器速度及输出力矩。实现功率平衡原理方法如图 2 所示，高压开关将 电机 电流以0 ～ 5 A的电流信号输 出． 经过变送器转换为4 ～ 2 0 m A的电流信号 ， 送给 C S T控制器 。功率不平衡时 ， C S T控制器经过运算 ， 调节 比例控制阀， 改变输 出转矩 ， 达到功率平衡。功 率平衡精度优于调速型液力耦合器 。 甜⋯ 高 开门 n 0 -5 A l l4电-2流 信0 m A号 4,．-2流0 叫m A 14-电 2流0 信m 号A 6 0 0％ 电 机 。 I 器 , I 0 5 A 3 高 开 图 2 C S T功 翠平 衡 示 意 图 5 变频驱 动技 术 在 变频 驱 动方 式下 ， 采 用 主 从控 制技 术 来 实现 多套驱动装置之间的速度同步和力矩平衡 。 主从控 制分为从机速度控制和从机力矩控制。多台变频器 其中一台设为主机， 其余设为从机 ； 主机速度闭环 ， 从 机跟 随主机 的转 矩 。从机 力矩控 制适 用 于刚性 连 接 ， 从 机 的力 矩 给定 来 自于 主 机 的 力矩 输 出 从 机 速度 控制 适 用于 柔性 连 接 ， 从 机 的 速度 给 定来 自于 主机 的速度输 出。多机驱 动主从 控制 技术 功率平 衡 原 理如 图 3所 示 速度给定 婆量控制 ．曲 囊 叠 主控装置 1 从控装置 l从控装置 2 穆 ⋯J 理弛一 ⋯ ⋯ ． ． ～ 图 3变 频 器功 率 平 衡 示 意 图 主 机 、 从 机 为 刚 性 连 接 时 两 电机 驱 动 同一 滚 筒 ， 为了在主机和从机之间均衡地分配负载 ， 主机 采用速度控制 ， 而从机跟随主机 的转矩给定。 主机 和从 机 之 间 为柔 性 连接 时 两 电机 驱动 不 同滚 筒 ， 为 了在 主机 和从 机 之 间均 匀 地分 配 负 载 。 主机 和从机 由同一速 度 给定值 来控 制 。 带式输送机为恒转矩负载 ，在不同的转速下 ， 负载的阻转矩基本恒定 ， 由 P l- T N ／ 9 5 5 0知在恒转矩 负载 时功率 与转 速成 正 比。 2性 能及应 用情 况 1 绕线 电机转子 回路 串电阻由于其能耗 大 。 噪音高逐渐被其他方式所取代 2 限矩 型 液 力 耦 合 器 其 优 点 是运 行 可 靠 ， 结 构简单 ， 操作维护方便 ， 价格低廉 ， 对于单元功率小 于 2 0 0 k W 可采用。 缺点是功率平衡精度低 ． 不能连 续进 行 。 3 调速 型液力耦合器优点 是运行 可靠 ， 价格 较低， 操作维护较方便，工人技术水平要求不高， 对 于单元功率小于 5 0 0 k W 均可采用。缺点是功率平 衡精度较低约 9 5 ％， 体积大 ， 不能长时间低速运行 ， 损耗 较 大 。 4 差动轮系液黏装置 C S T 优点是传 动效 率 高 ， 多机驱动功率平衡精度较高约 9 8 ％。 对于单元 功率 4 0 0～ l 5 0 0 k W 均可采用。缺点是长期低速运 行时离合器摩擦 片损失大 ， 易发热 ． 对工人维护水 平要求高 ， 价格较高 。 对油 的黏度和清洁度要求特 别 高 ， 产 品依 赖进 口。 5 变频装置优点是启动性能好 ， 可变速运行 ， 多机驱动功率平衡精度较高约 9 8 ％，对于单元功率 小于 2 5 0 0 k W 均可采用。 近年来， 随着低压交流变频 调速技术 的 日趋成 熟和完 善，通用 变频器 得到迅 速 、 广范 的应用 。缺点 是 电机不 能空 载启 动 ，控 制较 复 杂，使用维护要求高 ，对环境温度与清洁度要求较 高 ， 价格较 高 ， 中大 功率变 频器 产品还依 赖进 口， 大 功 率变频器无煤矿下井许可证。具体性能比较见表 l 。 表 1 性 能 比较 3结 语 通过上述分析可知 ， 带式输送机多机驱动功率 平衡方法采用调速型液力耦合器比较经济实用。 采 用 C S T 、 变频装 置性能高 、 功率平衡好 ， 随着电力 电 子器件的技术进步， 变频装置的应用将会逐渐增多。 参 考 文 献 [ 1 ] 梁庚煌 ． 运 输机 械设计手册 1 册 [ K] ． 北京 化 学T业 出版社 ， l 9 8 3 ． [ 2 ]蒋卫 良． 大型带式输送机差动变频无级调速可控软起 动装置的 应用探讨[ J ] ． 煤矿机电 ， 2 0 0 1 5 9 一 l 1 ． 作者简介 郭春林 1 9 6 5 一 ， 安徽淮南人 ， 高级lT程师 ， 1 9 8 9年 毕业于淮南矿业学 院矿 山机 械专业 ，现从事带式输送机设计 工作 ， 电子 信 箱 G u o l i n c h b l 2 6 ．c o m． 收 稿 日期 2 0 0 9 0 5 1 3