皮带输送机功率平衡方法的研究

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      在现代散装物料的连续输送中，皮带输送机是主要的输送设备，使用范围非常广泛，具有输送成本低、运量大、无地形限制及维护简便等优势。在生产企业中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，皮带输送机也随之向长距离、大运量、大型化方向发展。
      近年来，随着工业和技术的发展，采用大运量、长距离、高带速的大型皮带输送机进行散装物料的输送已成为皮带输送机发展的主流。随着科学技术的发展和生产自动化水平的提高，目前，皮带输送机正朝着长距离、大运量、大功率、高速度、可完全、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条皮带输送机组成，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。
      大型皮带输送机具有线路长、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，大型皮带输送机系统为了减少输送带强度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，导致各电动机的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，因此皮带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企业经济效益、降低生产成本和节约宝贵能源的迫切需要。
      1、皮带输送机控制系统应解决的问题
      对于长距离的皮带输送机，如果起动太快，张紧装置就来不及张紧，引起传动滚筒打滑。对于上运皮带输送机，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型曲线起动皮带输送机，能最好地减小输送带的动张力。
      如果电动机与皮带输送机传动滚筒直接采用刚性传动，会引起空载启动时加速度大，引起过大的电力和机械冲击，而满载起动时会发生闷车现象。为避免这些故障，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、改善输送机的起动性能，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、输送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。
      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。
      2、皮带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当。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，已充分考虑，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。
      3、皮带输送机多电机驱动功率平衡控制过程
      在皮带输送机运行过程中，负载的变化会引起电动机功率的变化。考虑皮带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皮带输送机驱动电动机的电流信号后，将其输入到PLC中，并于参考电流值进行比较。取检测到的电流型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。