摘要：介紹長(zhǎng)距離輸送機(jī)的基本概況，對(duì)國(guó)內(nèi)長(zhǎng)距離輸送機(jī)多點(diǎn)分散驅(qū)動(dòng)應(yīng)用液粘軟啟動(dòng)裝置和變頻器的控制系統(tǒng)進(jìn)行一般概述，并闡述個(gè)人對(duì)功率平衡的觀點(diǎn)。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下，由于輸送機(jī)需要適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的地形、千變?nèi)f化的復(fù)雜工況、高穩(wěn)定性的要求，本文通過對(duì)輸送帶的堆積、振蕩、飄帶等故障分析，提出對(duì)多點(diǎn)分散驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的展望。

關(guān)鍵詞：編碼器；現(xiàn)場(chǎng)總線；Kubler；西門子Profibus-DP

中圖分類號(hào)：TN762文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

輸送機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸送物料范圍廣、運(yùn)量大、效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、港口、化工等領(lǐng)域。伴隨輸送機(jī)技術(shù)的不斷完善，長(zhǎng)距離、大傾角上下運(yùn)、雙向輸送、水平轉(zhuǎn)彎和管狀等多種輸送機(jī)已成為市場(chǎng)主流。

目前我國(guó)的大型帶式輸送機(jī)在啟制動(dòng)過程和正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)困難、起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大、由于載荷不均衡而引起的電動(dòng)機(jī)過載甚至是電動(dòng)機(jī)燒毀的事故。當(dāng)在一條帶式輸送機(jī)上布置多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，常因啟動(dòng)順序與時(shí)間控制不準(zhǔn)確，出現(xiàn)輸送帶的低張力堆積、振蕩、大沖擊或者飄帶，造成這些故障的根本原因就是驅(qū)動(dòng)滾筒線速度不一致長(zhǎng)期累積的結(jié)果。

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下，很多用戶為了節(jié)省修整地形、挖隧道、架廊道等成本投資，不僅要求輸送機(jī)能夠繞過障礙物，更是要求修建在連綿起伏的地勢(shì)上?，F(xiàn)場(chǎng)惡劣的地形，千變?nèi)f化的復(fù)雜工況及對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性的要求，無疑對(duì)長(zhǎng)距離多點(diǎn)分散驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)控制系統(tǒng)提出了更高的要求。

圖1 長(zhǎng)距離平面轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)

2 應(yīng)用液粘軟啟動(dòng)裝置的控制系統(tǒng)

由于以前變頻器價(jià)格昂貴，長(zhǎng)距離水平輸送機(jī)多點(diǎn)分散驅(qū)動(dòng)多采用液粘軟啟動(dòng)裝置。液粘裝置原理如下：液壓系統(tǒng)比例閥線圈電流→控制油壓的大小→油膜厚度→輸出力矩→電機(jī)功率。下面以一條水平三點(diǎn)分散驅(qū)動(dòng)為例進(jìn)行分析，驅(qū)動(dòng)形式見圖2：液粘軟啟動(dòng)裝置多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)追求的是功率平衡調(diào)節(jié)。電控系統(tǒng)以一臺(tái)驅(qū)動(dòng)為主電機(jī)，并為電流差值設(shè)定一個(gè)閥值，當(dāng)除主電機(jī)外的電機(jī)與主電機(jī)電流差值超過這個(gè)閥值，就開始進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，將輸出功率大的液粘裝置的控制油壓降低以增大油膜厚度，反之同理?？刂朴蛪菏峭ㄟ^改變液粘裝置中液壓系統(tǒng)的電磁比例閥來實(shí)現(xiàn)的。

上述液粘控制系統(tǒng)，對(duì)于各點(diǎn)驅(qū)動(dòng)滾筒外徑、減速機(jī)減速比和電機(jī)額定轉(zhuǎn)速等先天差異可以進(jìn)行適應(yīng)調(diào)節(jié)。實(shí)際應(yīng)用中液粘控制系統(tǒng)仍存在很多不足，如除主電機(jī)外的驅(qū)動(dòng)滾筒容易出現(xiàn)打滑、驅(qū)動(dòng)滾筒磨損嚴(yán)重、啟動(dòng)沖擊大、穩(wěn)定性差、不允許長(zhǎng)時(shí)間低速運(yùn)行等，這些不僅增加了設(shè)備故障率，同時(shí)大大縮短了驅(qū)動(dòng)滾筒和膠帶的使用壽命。筆者認(rèn)為液粘控制系統(tǒng)中的功率平衡只適于物料均勻、連續(xù)且地形和工況并不復(fù)雜的較理想的長(zhǎng)距離多點(diǎn)分散驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)。

3 應(yīng)用變頻器的控制系統(tǒng)

近幾年伴隨變頻器性價(jià)比的提高，其憑借優(yōu)越的特性開始廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離多點(diǎn)分散驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)。應(yīng)用變頻器的輸送機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)緩慢啟動(dòng)、緩慢停車、重載低損傷啟動(dòng)和低速驗(yàn)帶等很多優(yōu)越的性能。

變頻器一般具有速度控制和轉(zhuǎn)矩控制功能，本身可以通過編碼器反饋進(jìn)行準(zhǔn)確的速度閉環(huán)控制。對(duì)于應(yīng)用變頻器的多點(diǎn)遠(yuǎn)距離分散驅(qū)動(dòng)，以圖2為例：

3.1 采用速度主從控制：選定頭部驅(qū)動(dòng)為主驅(qū)動(dòng)，將速度給定送至頭部驅(qū)動(dòng)，讀取頭部驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)速度送至中部驅(qū)動(dòng)和尾部驅(qū)動(dòng)作為速度給定，或者讀取中部驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)速度送至尾部驅(qū)動(dòng)。調(diào)試初期，如果電機(jī)額定轉(zhuǎn)速、減速器減速比和驅(qū)動(dòng)滾筒外徑大小，及啟動(dòng)順序與時(shí)間控制不準(zhǔn)確，輸送帶都會(huì)在某個(gè)分段出現(xiàn)低張力堆積或者飄帶，見圖3和圖4。找到合適配比后，設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行中由于各驅(qū)動(dòng)滾筒磨損程度不同仍會(huì)出現(xiàn)上述問題。

圖3 堆帶后的現(xiàn)場(chǎng)

3.2 采用驅(qū)動(dòng)速度獨(dú)立配比控制：調(diào)試初期，選取頭、中驅(qū)動(dòng)，分別給兩個(gè)驅(qū)動(dòng)同樣的速度運(yùn)行，觀察中部驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩變化，通過調(diào)節(jié)中部速度給定至兩個(gè)轉(zhuǎn)矩基本不變，找到合理的速度配比來抵消由于電機(jī)額定轉(zhuǎn)速、減速器減速比驅(qū)動(dòng)滾筒外徑帶來的影響，同理再找到頭部和尾部的速度配比，找到三驅(qū)動(dòng)的速度合理配比后，分別給定三個(gè)驅(qū)動(dòng)。設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行中問題同上。

3.3 采用轉(zhuǎn)矩主從控制，仍以圖2為例：選定頭部驅(qū)動(dòng)為主驅(qū)動(dòng)，將速度給定送至頭部驅(qū)動(dòng)，讀取頭部驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩送至中部驅(qū)動(dòng)和尾部驅(qū)動(dòng)作為轉(zhuǎn)矩給定，或者讀取中部驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩送至尾部驅(qū)動(dòng)。這種控制保證了各驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩一致，但由于物料分布不均勻，主驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩變化很大，而從驅(qū)動(dòng)的速度又處于不可控狀態(tài)，因此輸送帶出現(xiàn)嚴(yán)重振蕩甚至造成沿線撒料。

4 長(zhǎng)距離輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)展望

目前，上述的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)能保證工況不復(fù)雜的輸送機(jī)的運(yùn)行。為了使多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的地形、復(fù)雜工況、驅(qū)動(dòng)滾筒的磨損等因素，我們需要通過對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，建立長(zhǎng)距離分散驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)的控制模型，借助現(xiàn)代傳感技術(shù)，把模糊控制通過控制器實(shí)現(xiàn)，追求驅(qū)動(dòng)滾筒線速度的同步。輸送機(jī)系統(tǒng)還將會(huì)對(duì)啟動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)過程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行分析， 實(shí)現(xiàn)自學(xué)習(xí)，根據(jù)分析結(jié)果自動(dòng)校正控制程序，使設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠。

結(jié)語

隨著長(zhǎng)距離送機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，很多科研人員和技術(shù)人員定會(huì)致力于研究一個(gè)具有自診斷、自分析、自校正等更多功能的長(zhǎng)距離輸送機(jī)多點(diǎn)分散驅(qū)動(dòng)平衡的控制系統(tǒng)，其必將推動(dòng)輸送機(jī)向更長(zhǎng)距離、更大運(yùn)量和更多中間點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的方向快速發(fā)展。

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