基于總線數據集的翻車機旋轉平穩性優化

文煒 秦皇島港股份有限公司第六港務分公司

一、前言

煤三期翻車機自2008年改造至今已超過十年，隨著端環軌道、齒塊、驅動小齒輪等關鍵部件的老化，翻車機翻轉過程中的平穩性呈逐年下降的趨勢。在翻車機端環軌道、齒塊、驅動小齒輪更換和驅動底座調整完成之后，本文重新給定翻車機轉速，與改造前相比，在翻車機重載翻、返過程中，翻車機驅動電機的轉矩“過零點”次數由6次將為2次。在不影響翻車作業效率前提下改善了翻車機驅動小齒輪和端環齒塊間的受力情況，減輕了端環軌道、齒輪、齒塊的磨損，延長了翻車機使用壽命，提升了翻車機旋轉平穩性，為企業長期可持續發展打下了堅實的設備基礎。

二、技術方案

（一）翻車機驅動控制研究

煤三期翻車機系統由于其跨度較大，為了使翻車機系統在驅動電機傳動過程中，能夠實現平穩起動、準確回零，而且能在高速、高力矩狀態下安全減速直至停止，利用兩臺臺交流電機對翻車機進行驅動。兩臺電機對稱分布于翻車機入口和出口，安裝在水泥大平臺上，進行并行驅動，使兩套驅動系統同步驅動翻車卸煤。煤三期翻車機的傳動系統包括驅動電機、減速裝置、制動器、驅動小齒輪以及齒輪聯軸器等結構，而齒輪聯軸器是同步軸分段后的產物，他將兩套驅動系統的減速器連接起來，以保證兩個系統之間的同步。[1]

（二）翻車機驅動特征參數分析與調整

1.翻車機驅動特征曲線分析

項目實施前利用DriveWindow軟件監測翻車機帶重車翻車、返回整個過程1#驅動電機轉速、電流和轉矩曲線。其中轉矩的單位%表示為額定轉矩的百分比，額定轉矩為2413N.m。

翻車機帶重車翻返時，驅動電機電流和轉矩曲線變化趨勢較為一致。因此，提取轉矩曲線對翻車機翻返過程進行重點分析即可。轉矩方向發生改變意味著驅動小齒輪和端環齒圈之間的嚙合面發生了改變。若能減少翻車機翻返過程中轉矩曲線“過零點”的次數，勢必能減輕端環齒圈與驅動小齒輪之間的機械沖擊，延長翻車機端環結構的使用壽命。

2.翻車機驅動電機轉速調整

通過對翻車機翻返過程的轉速、電流和轉矩進行分析可知，三者相關性較強，因此可以通過調整翻車機驅動電機的轉速來改變驅動電機的轉矩曲線，繼而減少轉矩曲線“過零點”次數，達到減輕端環齒塊與驅動小齒輪間機械沖擊的目的。

通過分析可知，翻車機轉速越大時對應轉矩越大。因此，本文通過適當降低翻車機翻車啟動過程中的轉速，適當增加變速次數的方式來減輕翻車機重載啟動過程中的機械沖擊。若降低翻車機轉速，需要考慮是否會對卸煤作業效率造成影響。經現場實測，翻車卸煤作業每個循環大約需要2分40秒，其中翻車機翻車過程需要60秒。一個完整翻車卸煤作業循環的時間= 定位車牽引重車前進時間+翻車機翻車時間+翻車等待時間。

基于上述思路，本文經多次實驗，最終獲得了較為滿意的翻車曲線。調整后的CD1翻車機重載翻返時其1#驅動電機的轉速和轉矩曲線，1#驅動電機轉矩“過零點”的次數為兩次。翻車機重載翻返的整個過程中，驅動小齒輪的“a”“c”面和“b”“d”面受端環齒圈沖擊的次數均由3次降為1次。

三、實施效果

本文在不影響翻車作業效率前提下改善了翻車機驅動小齒輪和端環齒塊間的受力情況，與改造前相比，在翻車機重載翻、返過程中，翻車機驅動電機的轉矩“過零點”次數由6次將為2次，驅動小齒輪兩個方向的嚙合面受端環齒圈沖擊的次數均由3次降為了1次，減輕了端環軌道、齒輪、齒圈的磨損，延長了翻車機使用壽命，提升了翻車機旋轉平穩性，為企業長期可持續發展打下了堅實的設備基礎。

四、結論

本文調整翻車機轉速時有效利用了翻車作業等待時間，在不影響翻車作業效率的情況下，達到了提升設備運行穩定性的目的；首次提出了翻車機驅動電機轉矩曲線“過零點”的概念，并通過降低轉矩曲線“過零點”的次數來減輕端環齒塊與驅動小齒輪間的機械沖擊；運用多傳動和總線技術，提取翻車機驅動電機的轉矩、轉速和電流等關鍵參數，通過分析轉矩曲線反饋進行轉速調整，實現了翻車機轉速調整的閉環操作；與翻車機端環齒圈、齒塊和驅動小齒輪更換工作有效結合，形成了互補，合力提升了翻車機旋轉平穩性。本文所述翻車機旋轉平穩性的調整方案在類似翻車機系統中極具推廣價值。