下运带式输送机盘式制动系统的控制技术研究

2016-05-30殷志强

科技与企业 2016年1期

关键词：制动控制技术

殷志强

【摘要】本文对下运带式输送机的运行工况进行了分析，在此基础上提出了盘式制动系统的总体结构以及详细的控制方案，针对每种工况提出了相应的控制策略，并编制了控制软件。

【关键词】下运带式输送机；制动；控制技术

前言

下运带式输送机在我国于80年代末开始用于倾斜煤层的开采，随着其相关关键技术的解决以及对倾斜煤层开采量的逐渐加大，长距离、大运量、大倾角的下运带式输送机在我国煤矿井下的需求量也越来越大。

下运带式输送机的驱动电机有两种运转工况：（1）无载运行时，运行阻力大于输送带下滑分力，为克服运行阻力，以电动方式运转。当装运物料很少，物料以及输送带的下滑分力不足以克服整机的运行阻力时，也以电动方式运转；（2）满载或装运物料较多时，物料以及输送带的下滑分力大于输送机的运行阻力，使输送带不断加速，当电动机超过其同步转速后，电动机以发电方式运转，向电网反馈电能，直至加速力矩与电动机的电磁反力矩（制动力矩）平衡时，输送机保持一个稳定速度运行。

1.控制系统的总体结构

盘式制动控制系统总体结构如图1所示。

下运带式输送机在制动时，输送带测速装置实时地检测输送机的带速，并送入控制器与给定的速度信号比较，如果不相等则输出不为零的误差信号，经调节后产生电流信号送入电液比例溢流阀进而调节液压系统的出口油压，盘式制动器油缸中的压力发生相应的变化，从而改变制动器对制动盘的正压力，制动盘给下运带式输送机驱动装置提供的制动力矩也就相应变化，最终使输送机的速度发生改变，趋于与给定的速度一致。如此，下运带式输送机即可按给定的制动速度曲线实现“柔性制动”。同时控制系统还要对下运带式输送机的运行情况进行监控，能够应对超速、打滑等情况，以免发生事故。

图1 系统总体结构

2.系统的控制方案

下运带式输送机在电动和馈电两种工况下的控制比较复杂，需要认真考虑到以下六个方面的问题：

（1）起动

下运带式输送机处于重载负阻力工况时，若一开始就给电机送电，则电机在驱动滚筒上产生的起动力矩与负阻力产生的力矩同向，下运带式输送机将在两个力矩的共同作用下起动，可能导致加速度过大，使输送带的张力增大，对系统各部件产生机械冲击和电气冲击。因此，下运带式输送机处于重载负阻力工况时的起动方案应是：在短时间内（本论文设为1s）将盘式制动器全打开，延时3秒后判断加速度的大小，若加速度小于临界加速度ac则说明起动时间过长，应立即启动电机；若加速度大于临界加速度ac，则进一步将此加速度值与0.9amax （amax =0.3m/s2）进行比较，若大于该值则投入盘式制动器提供适当的制动力矩，控制速度起动，下运带式输送机自行下滑，带速逐渐增加，电机转速也逐渐增加，当电机转速达到同步转速时再将电机投入，这就是“同步投入”的概念。实际情况中，考虑到检测系统从检测到同步信号至电机接入电网各继电器的动作时间，通常将同步投入转速整定到小于同步转速而大于额定转速。电机投入后其转速和转矩增加，直到发电制动力矩与负载力矩相平衡。

下运带式输送机处于空载和轻载工况时，多数情况下都不能自行下滑或加速度过小，这时应采用电机强迫送电起动方式。

（2）超速保护

大倾角下运带式输送机的电机通常工作于发电制动状态。当负载力矩超过电机的最大发电制动力矩MQ时，电机的转速上升，制动力矩下降，以致发生严重的“飞车”事故。因此，控制系统必须具有电机超速保护功能，即检测系统必须有电机转速检测回路。

超速可以分为两个级别：

1）超速Ⅰ

当输送机上的载荷超过额定负载一定量时，电机转速增加，此时应停止向输送机加载，在停止加载后，转速将下降，待转速恢复正常后又可继续加载。

2）超速Ⅱ

当输送机上的载荷使得电机的转速接近于发电制动的临界转速时，系统处于严重的超载工况，停止加载已无法解决，应立即发出停车指令。

超速Ⅰ、Ⅱ对应的具体数值，应根据具体的电机特性而定。

当发生超速情况时，应将盘式制动器投入工作，增加制动力矩使转速趋于稳定。

（3）打滑保护

打滑分两种情况：第一种主要是由于输送带与驱动滚筒间的摩擦系数降低或超载，欧拉摩擦条件破坏，输送带与驱动滚筒间产生了相对滑动，并且带速高于驱动滚筒的表面线速度，此称为打滑Ⅰ；第二种是由于运行中的输送带因种种原因运动受阻，其速度低于额定速度而产生打滑，此称为打滑Ⅱ。