帶式輸送機(jī)差動(dòng)液粘調(diào)速器多機(jī)功率平衡的研究

摘 要：文章通過多年調(diào)研，對(duì)較常見的帶式輸送機(jī)多機(jī)功率平衡問題的解決方法做出了分析，在對(duì)帶式輸送機(jī)差動(dòng)液粘調(diào)速器應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，對(duì)電流和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的兩種功率平衡方案做出了解析。

關(guān)鍵詞：差動(dòng)液粘調(diào)速器；功率平衡；研究

中圖分類號(hào)：TD528.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）35-0119-02

近幾年來，我國(guó)煤礦業(yè)發(fā)展一日千里，煤礦行業(yè)機(jī)械化水平也顯著提高，高速長(zhǎng)距、大功率的帶式輸送機(jī)也被大量應(yīng)用到礦井生產(chǎn)作業(yè)中。由于此類輸送機(jī)單臺(tái)裝置所需功率很大，為避免意外情況，作業(yè)方通常會(huì)配置數(shù)臺(tái)軟啟動(dòng)裝置。然而，鑒于各單元電機(jī)的特性差異、設(shè)備安裝的誤差、輸送帶彈性差異及荷載量變化等等客觀因素的存在，電機(jī)負(fù)載功率不平衡的現(xiàn)象常常出現(xiàn)，直接導(dǎo)致了帶式輸送機(jī)功率失衡，最終造成輸送帶壽命銳減。所以，帶式輸送機(jī)多功率平衡問題，成為了行業(yè)內(nèi)一個(gè)亟待解決的重要課題。

1 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置工作原理的分析

粘性液體傳動(dòng)裝置根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律，將液體粘性或油膜剪貼力轉(zhuǎn)化為傳動(dòng)力，裝置內(nèi)部有主動(dòng)和從動(dòng)兩種摩擦片，交互分布并相應(yīng)安裝在主動(dòng)與從動(dòng)軸上。主動(dòng)軸和從動(dòng)軸分別與電動(dòng)機(jī)和負(fù)載相連接。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)輸出功率的調(diào)節(jié)，我們會(huì)通過改變調(diào)節(jié)裝置的油壓控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)主動(dòng)摩擦片和從動(dòng)摩擦片之間的液體空隙，也就達(dá)到了對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的最終目的。

2 帶式輸送機(jī)多機(jī)功率平衡解決方案

帶式輸送機(jī)多機(jī)功率平衡的解決辦法一般從兩方面入手，在目前，絕大多數(shù)方案都是以扭矩和電流的控制為核心來開展的，以下將詳細(xì)說明。

2.1 扭矩-轉(zhuǎn)速方案

當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于一個(gè)特定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率的高低與其輸出扭矩的大小成正比，在此種情況下，功率平衡的標(biāo)的就是電動(dòng)機(jī)輸出扭矩的數(shù)值，即參考此數(shù)值來調(diào)節(jié)功率平衡，從而進(jìn)一步控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速輸出以實(shí)現(xiàn)數(shù)臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率平衡的目的。

當(dāng)功率過大時(shí)，扭矩傳感器的體積往往會(huì)遠(yuǎn)超過同等功率電動(dòng)機(jī)的體積，對(duì)于礦區(qū)井下作業(yè)造成很大障礙，所以扭矩—轉(zhuǎn)速控制法在此類情況下很少使用，所以就提出了另一種解決方案——使用電流以控制多機(jī)功率平衡，即電流控制平衡法。

2.2 電流控制功率平衡法

當(dāng)電機(jī)處于同一電網(wǎng)下，供電壓的參數(shù)是近似相同的，所以在電機(jī)負(fù)載的安全值以內(nèi)，電機(jī)電流大小與電機(jī)功率大小是成正比的，電流控制功率平衡法就是提取各部分電機(jī)電流值，進(jìn)而作為平衡功率的調(diào)節(jié)依據(jù)，最終改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)臺(tái)電機(jī)之間的功率平衡。

如上圖1所示，這是電流控制平衡法的典型案例，即調(diào)速型液力偶合器配閉環(huán)調(diào)節(jié)電控系統(tǒng)。在這里，帶電流檢測(cè)啟動(dòng)器會(huì)提取各部分電動(dòng)機(jī)的電流值，然后反饋給控制機(jī)，控制機(jī)經(jīng)由電源繼電器箱給電動(dòng)執(zhí)行器發(fā)出控制命令，以此調(diào)節(jié)液力偶合器勺桿的進(jìn)出，從而控制液力偶合器工作室的油量，進(jìn)而控制其輸出扭矩，達(dá)到對(duì)電機(jī)功率的調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)功率平衡的理想效果。

3 電流控制功率平衡法的基本原理

圖1所示的調(diào)速型液力偶合器配閉環(huán)調(diào)節(jié)電控系統(tǒng)用以控制多機(jī)功率平衡的方法并非完美無缺，相反，鑒于功率的變化對(duì)電流波動(dòng)影響的滯后性以及低精準(zhǔn)性，此法還是有一定的局限性。筆者通過將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電流因數(shù)囊括在功率變化中，也就是說，將電機(jī)的電流采集信息與轉(zhuǎn)速信息同時(shí)作為功率平衡控制的標(biāo)的，控制差動(dòng)輪系軟啟動(dòng)方式中變頻控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變傳動(dòng)皮帶輸出負(fù)載的轉(zhuǎn)速，繼而控制其功率，達(dá)到數(shù)臺(tái)軟啟動(dòng)裝置間功率輸出處于平衡狀態(tài)的目的。

這是一種全新的功率平衡方案，具有很明顯的優(yōu)點(diǎn)。它將電流和轉(zhuǎn)速兩個(gè)要素結(jié)合，以此作為功率平衡的參考和依據(jù)，它不僅解決了調(diào)速型液力偶合器配閉環(huán)調(diào)節(jié)電控系統(tǒng)固有的局限問題，與此同時(shí)，鑒于差動(dòng)輪系軟啟動(dòng)方式中調(diào)速精準(zhǔn)，響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，液力偶合器調(diào)節(jié)功率平衡所產(chǎn)生的滯后缺點(diǎn)也得到了解決，筆者認(rèn)為，這種方案在解決多機(jī)功率平衡方面的應(yīng)用是很有前景的。

4 用于操作功率平衡調(diào)節(jié)的電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)原理如圖2所示，各部分電機(jī)的負(fù)載電流在經(jīng)過互感器之后，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，電控系統(tǒng)隨后會(huì)以電壓信號(hào)的平均值為依據(jù)對(duì)功率平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)。

帶式輸送機(jī)啟動(dòng)之后將會(huì)再行調(diào)節(jié)，油膜的厚度則為0，然后在硬件設(shè)備上設(shè)置調(diào)節(jié)油壓的數(shù)值區(qū)間以達(dá)到調(diào)節(jié)各部分電機(jī)功率的目的。在PLC程序中取所有驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流相加值的平均值，繼而將各臺(tái)電機(jī)電流的具體數(shù)值與平均值對(duì)比，當(dāng)其高于或者低于平均值時(shí)，則驅(qū)動(dòng)電液比例閥做間歇作業(yè)（啟動(dòng)10ms、關(guān)閉10ms），以此來進(jìn)行相對(duì)的增壓和減壓，一直到各部分電機(jī)功率輸出達(dá)到平衡點(diǎn)。在實(shí)際的作業(yè)過程中，我們?nèi)菰S各部分電機(jī)功率輸出有5%的差異。

5 結(jié) 語(yǔ)

電流控制功率平衡法是一種新式的功率平衡解決方案，固然有相對(duì)于傳統(tǒng)方案的優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際的操作過程中，還是有許多要注意的地方，比如怎樣確定功率平衡調(diào)節(jié)的數(shù)值依據(jù)、多臺(tái)電機(jī)輸出功率的標(biāo)準(zhǔn)值該如何選確定、采樣調(diào)節(jié)的周期該如何選取等，這些依然是需要我們深入鉆研來解決的課題，相信在我們不斷的努力下，電流控制功率平衡法將不斷完善，為行業(yè)發(fā)展做出其應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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