嵩陽煤機皮帶機的變頻控制系統(tǒng)研究(上)

皮帶機因結構簡單、可靠性高、成本低等特點被越來越多地應用于煤礦生產當中，承擔著煤炭的輸送與轉載作用。隨著大型礦井及特大型礦井的增多，特別是長距離綜采工作面的開采，對煤炭輸送量的要求越來越高。因此，皮帶機正向大功率、多點驅動的技術方向發(fā)展。但在實際應用過程中顯現出來一系列的問題如重載啟動、功率平衡等。針對以上問題，利用電機與變頻器成套設備能夠有效地得到解決本文針對嵩陽煤機所生產的皮帶機提出了采用主從控制器的變頻器作為調速驅動裝置的方案。基于變頻裝置適用于恒轉矩負載調速驅動的優(yōu)點，從而能夠實現皮帶機軟啟動、軟停車以及各驅動點之間的功率平衡。皮帶輸送機特有的性質可以保護電氣及機械系統(tǒng)在受到快速啟動及停車產生的沖擊危害，提高輸送機的使用壽命，進而提高整個設備的可靠性及運行效率。

1皮帶機特性分析

1.1皮帶機的張力特性

由驅動電動機、驅動滾筒、膠帶、張緊裝置、托輥、減速器、機架等零部件組成的皮帶機，具有良好的柔黏特性。因此，皮帶輸送機便構成了具有柔黏性力學特性的系統(tǒng)。當皮帶輸送機在運行過程中出現起動加速、停車減速時，皮帶張力會呈現出復雜的運動力學特征。輸送系統(tǒng)在出現以上狀態(tài)時產生撒料、疊帶、局部諧振跳帶、皮帶斷裂、機械破壞等現象，而這主要是由于皮帶所產生的動態(tài)張力波在皮帶中傳播與疊加以及皮帶所產生的橫向振動、縱向振動造成的。為了降低輸送系統(tǒng)的不穩(wěn)定性需要有效地抑制張力波在皮帶中的有害傳播，這對于保證輸送機的穩(wěn)定運行十分必要的。因此，皮帶輸送機的性能起決定性因素的是其驅動設備性能的優(yōu)劣。

1.2皮帶機的負載特性

皮帶機在運行時將受到運行阻力、附加阻力及靜態(tài)阻力的影響，阻力矩由較多因素構成，在實際當中理論準確計算十分困難。實際在對皮帶輸送機負載分析時通常將電動機轉子軸所受的力矩設為恒定，包括各種阻力和轉動慣量。

1.3皮帶機的驅動模型

為了建立皮帶輸送機的驅動模型，假設皮帶輸送機驅動過程中的臨界狀態(tài)情況即皮帶在滾筒上發(fā)生打滑的臨界點。當皮帶在滾筒上發(fā)生打滑的臨界狀態(tài)時，皮帶產生振蕩作用及彈性變形變化等因素即可忽略，此時皮帶線速度v與主電機轉速n便產生n=kv（k為常數）這一固定比例關系。皮帶機因啟動時張力分布不均勻，再加上張力波的傳播和疊加等原因，將產生劇烈振蕩現象。因此，皮帶輸送機的驅動模型需要在原有的優(yōu)化的“S”型曲線模型的基礎上進行改進。本文研究的皮帶輸送機由于距離長，皮帶的彈性累積程度較大，特對皮帶機的驅動模型的應用做在啟動前設置一個低速預張緊過程的改進。改進后能

夠有效地使皮帶內部張力分布均勻后，然后按優(yōu)化的“S”型曲線模型式進行加速啟動。

皮帶機通過采用預張緊后的優(yōu)化“S”型曲線模型進行驅動，在實際生產中起到了起動時間較長、低速性能好等效果，啟動特性明顯提高。

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