带式输送机功率平衡方法的研究

郭 娜

河南工程技术学校 河南焦作 454000

带式输送机功率平衡方法的研究

郭 娜

河南工程技术学校 河南焦作 454000

本文研究了带式输送机多电动机驱动的功率平衡问题，提出了采用PLC控制调速型液力耦合器，实现带式输送机多电机驱动功率平衡的控制方案，并确定了控制系统的结构和组成。

带式输送机；功率平衡；PLC；液力耦合器

在现代散装物料的连续输送中，带式输送机是主要的运输设备，使用范围相当广泛，具有运输成本低、运量大、无地形限制及维护简便等优势，在采矿、冶金、港口、码头等工况企业越来越显现其重要的作用，并且随着现代工业规模的扩大和技术的发展，带式输送机也随之向长距离、大运量、大型化方向发展。尤其在煤炭等采矿业的散装物料输送中有着极其广泛的应用前景。近年来，随着工业和技术的发展，采用大运量、长距离、高带速的大型带式输送机进行散状物料的输送己成为带式输送机发展的主流。随着科学技术的发展和生产自动化水平的提高，目前，带式输送机正朝着长距离、大运量、大功率、高速度、可弯曲、大倾角以及多电动机驱动和具有动力监控系统等方向发展。据国内外资料介绍，单机运距已达30.4km，多机串联运距最长达208km，由17条带式输送机组成，最大带宽增至4m，运量最高可达37000t/h单机最大装载容量为6280kw。

大型带式输送机具有线路长、运量大的特点，以致在输送带许用张力条件下采用单机不能产生所需的驱动力。因此，大型胶带机系统为了减少输送带强度及降低电网峰值的要求，大都采用多电动机驱动的方式。在理想条件下，各电动机间功率分配比与驱动力分配比相同，但在实际中由于各种因素的影响，导致各电动机实际功率分配发生较大偏离。这不仅造成输送带各张力的重新分配，更主要的是使各电动机功率负载不均衡，严重时会使其中某电动机超载运行甚至损坏，严重影响生产，因此带式输送机系统电动机的功率平衡是保证其正常运行的必要条件。任何需要多电动机驱动的场合都存在此问题，所以对此问题的研究是提高煤矿经济效益、降低生产成本和节约宝贵能源的迫切需要。

一、带式输送机控制系统应该解决的问题

对于长距离的带式输送机，如果起动太快，张紧装置就来不及张紧，引起传动滚筒打滑。对于上运带式输送机，如果起动加速度太大，会引起物料下滑和滚料现象，这就需要起动加速度可控，通常起动加速度限定在0.3m/s2范围内。另外，从国内外研究来看，采用S型曲线起动带式输送机，能最好地减小输送带的动张力。

如果电动机与带式输送机传动滚简直接采用刚性传动，会引起空载起动时加速度大，引起过大的电气和机械冲击，而满载起动时会发生闷车现象。为避免这些现象，要求驱动系统能提供可调的、平滑的、无冲击的起动力矩、减小动应力、改善整机的起动性能，即要求实现软起动。

多电动机驱动方式中，由于每个驱动单元电动机外特性的差异、设备的制造和安装误差、载荷变化等因素的影响，会造成电动机负载功率的失衡，以致偏载烧坏电动机等事故，所以要求各驱动单元能做到合理地分配驱动功率，即实现功率平衡。

当系统发生堵转，过载等事故时，电动机将可能发生闷车过热而烧坏。所以要求驱动系统能及时与负载隔离，即实现过载保护功能。

为检查输送带的接头或带磨损情况，要求输送机能在低速下持续地运行。

二、带式输送机多电机驱动功率平衡控制原理与方法

所谓功率平衡是指输送机在运转中，各电动机之间输出的功率或牵引力之比应与相应的设计比保持基本相等。为了简化问题，在软起动过程中，我们不考虑功率平衡，待起动完毕，进入工况时，再投入功率平衡。

在设计时，己充分考虑，为达到功率平衡尽可能选用相同性能参数的电动机，所以，在额定负载范围内运行时，各台电动机是同一电压供电，功率因数近似相等。

这样，我们可把各电动机的负载电流作为依据，来进行功率平衡的调节。带式输送机在运行阶段，其电动机功率为：

功率平衡控制系统以输送带的速度和电动机的电流为控制量，并把这些控制量经传感器检测的速度或电流信号，再通过处理，送入微机装置。对于此4台电动机驱动的皮带系统，可采样电动机定子电流，电流较大代表此电动机输出功率大，电流小可认为此电动机输出功率小，从而可根据电流大小情况，相应对电动机驱动的调速型液力耦合器勺杆的位置进行控制，电流偏大者控制对应的勺杆动作使调速型液力耦合器内充油量减少，以使电动机负载减小，达到此电动机输出功率相应减小的目的。

依据功率平衡控制的原理，确定系统的结构框图如图1所示：

图1 系统结构框图

三、带式输送机多电机驱动功率平衡控制过程

在带式输送机运行过程中,负载的变化会引起电动机功率的变化。考虑带式输送机驱动电动机的供电电压保持不变,则当电动机功率增减时,相应的电流也会有增减。当电流传感器检测到带式输送机驱动电动机的电流信号后,将其输入到PLC中,并与参考电流值进行比较。取检测到的电流信号与参考电流值的差值作为控制信号,控制步进电动机的转动,带动液力耦合器勺杆运动,进而调节液力耦合器内充油量的大小,达到控制电动机功率的目的。控制过程如图2所示。

图2 功率平衡控制过程框图

[1]吴明龙.煤矿井下用胶带输送济技术发展方向[J].煤矿机电，2000，5

[2]宋伟刚，战欣，王元元.大型带式输送机驱动装置的比较研究[J].工程设计学报，2004, 12

[3]方荣惠.电机原理及拖动基础[M].北京：中国矿业大学出版社，2004

Research on power balance of belt conveyor

Guo Na
Henan technology and engineering school，Jiaozuo,454000，China

Multi-motor drive method was widely used in Belt conveyers, which were high power, long distance and high speed. The distribution ratios of power and drive force among motors were usually departure from the original designed point in practicality, and this brought imbalance of belt tension and motor power, further more, this may cause the overload or damage of motor. In this paper, the power balance of multi-motor drive belt conveyer was researched to solve the problem mentioned above. The speed regulation hydrodynamic coupling, which was controlled by PLC, was adopt to achieve the power balance of multi-motor, and the composition of the control system was also determined.

belt conveyor ;powerbalance;PLC;hydrodynamic coupling

book=54,ebook=339

2009-11-24

郭娜，讲师。