陳佳巖

摘要：傳統(tǒng)控制多動機功率平衡辦法由于在使用過程中對功率的平衡調(diào)節(jié)較差、動態(tài)平衡能力不高等原因，已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)需要。多機驅(qū)動帶式輸送機有利于保護電機不受運作偏載影響使設(shè)備正常運行，筆者通過研究大量文獻發(fā)現(xiàn)多機驅(qū)動帶式模糊平衡控制辦法能夠有效的彌補其中存在的不足，提高系統(tǒng)在工作中的動態(tài)性能，從而優(yōu)化功率平衡精度。

關(guān)鍵詞：多機驅(qū)動；帶式輸送機；功率平衡；模糊控制；液力偶合器

前言

目前，我國煤礦開采使用的是大功率帶式輸送機，運用的是多電機驅(qū)動辦法，因此在多電機驅(qū)動時需要保證電機之間的功率處于平衡水平，從而使各個電機工作時承擔(dān)的負荷量可以較為平均分配。工作電機功率不平衡會影響其他電動機，有的電動機會欠載，相應(yīng)的有些電動機會出現(xiàn)超額負載，從而導(dǎo)致功率過大而燒毀電動機，產(chǎn)生一系列的安全隱患，不利于煤礦作業(yè)的安全進行。

1.液力偶合器驅(qū)動裝置功率平衡控制原理

在實際生產(chǎn)中，多機驅(qū)動帶式輸送至各個電動機的功率與電動機驅(qū)動力的比值相同。企業(yè)在開采煤礦時也會選擇生產(chǎn)廠家和型號完全一致的產(chǎn)品，在由于生產(chǎn)過程中操作等原因，統(tǒng)一型號的驅(qū)動電動機出產(chǎn)后的實際性能存在一定的差異，因此各個驅(qū)動滾筒的直徑并不相同。另外，設(shè)備安裝、輸送帶伸長率等方面的原因使得驅(qū)動電動機的實際功率與液力偶合器驅(qū)動裝置并不一致。通過對實際生產(chǎn)應(yīng)用的數(shù)據(jù)得知，兩臺相同的液力偶合器驅(qū)動裝置在同一轉(zhuǎn)速時，二者的實際輸出功率會有較大的不同[1]。

液力偶合器驅(qū)動裝置的工作原理是，液力偶合器驅(qū)動裝置的泵輪和渦輪之間是一種柔性的連接，工作中是靠設(shè)備工作腔內(nèi)的液體傳送力矩，因此力矩的大小與工作腔內(nèi)的液體有直接關(guān)系，通過改變其中的液體含量可以對耦合器的導(dǎo)管開度進行調(diào)節(jié)，通過對其軟硬度進行調(diào)節(jié)最終達到平衡功率的效果。在實際的生產(chǎn)中難免不遇到同型號的電動機在相同的轉(zhuǎn)速下，輸出的轉(zhuǎn)矩有較大的偏差，通過改變偶合器導(dǎo)管的開度進而影響軟硬度使兩個電動機的功率達到平衡的水平。液力偶合器的泵輪轉(zhuǎn)矩=泵倫力矩系數(shù)×工作液體密度×重力加速度×泵輪轉(zhuǎn)速×工作腔直徑。

在實際的生產(chǎn)應(yīng)用中液體偶合器通常設(shè)置于驅(qū)動電機和工作機之間，其中偶合器的泵輪與渦輪分別與電動機和工作機相連。液體偶合器的泵輪轉(zhuǎn)矩工作方程為：

TC-MB=JB2πdnB/60dt。其中TC是電動機的轉(zhuǎn)矩，JB是泵輪的轉(zhuǎn)動量。

液體偶合器的渦輪轉(zhuǎn)矩工作方程為：

MT-MZ=JT2πdnT/60dt。其中MT是渦輪轉(zhuǎn)矩，MZ是負載轉(zhuǎn)矩，nT是泵輪轉(zhuǎn)速。

如果忽略軸承摩擦、密閉條件以及的空氣摩擦產(chǎn)生的損失，偶合器的泵輪轉(zhuǎn)矩等于渦輪轉(zhuǎn)矩，即：MB= -MT。

2.功率平衡模糊控制方法

我國煤礦企業(yè)在開采過程中大多是采用傳統(tǒng)的PID控制器，即比例-積分-微分調(diào)節(jié)器，在控制器參數(shù)設(shè)定后工作時將不會改變，工作機負載可以較為均勻的分配于電動機之間，但系統(tǒng)的魯棒性能較差。使用液力偶合器時由于電動機負載的變動會引起轉(zhuǎn)速的變化，影響功率的平衡。筆者通過大量文獻的研究對液力偶合器的不確定性進行模糊控制平衡方法的研究，設(shè)計模糊控制器，運用模糊語言根據(jù)工作實際經(jīng)驗和專業(yè)知識進行模糊推理，從而得到PID調(diào)節(jié)器的各項參數(shù)，有效的提高各個電機的動態(tài)性能，從而進行精確的調(diào)節(jié)[2]。

模糊控制器需要控制帶式輸送機帶速以及驅(qū)動器功率的平衡。如果兩臺驅(qū)動機的功率不平衡，一臺液態(tài)偶合器的液體量增加，相應(yīng)的另一臺液體偶合器的液體量減少，因此將其用于渦輪轉(zhuǎn)速的輸出量上可以使液體偶合器的導(dǎo)管的動作量趨于平衡。模糊控器處于相同的供電環(huán)境，因此其中的供電電壓相同，電動機通過的電流與其輸出的功率有直接的關(guān)系。所以，要想調(diào)節(jié)電動機的功率可以從調(diào)節(jié)電流入手。本系統(tǒng)中模糊PID輸出量具有偏差E1，偏差的變化率為EC1、驅(qū)動電動機的電流偏差為E2，偏差變化率為EC2。對上述變量的模糊語言需要根據(jù)液體偶合器的實際運行情況和工作經(jīng)驗進行確定，模糊集選取5個語言值即：NB、NS、Z、PS、PB。論域為（-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6）。系統(tǒng)的輸入變量和輸出變量是靈敏度較高的三角函數(shù)，本次模糊設(shè)計的控制語言可以用“If...Then...”的語句來表達，工作人員根據(jù)實際的工作經(jīng)驗以及液體偶合器的實際的工作情況進行相應(yīng)的控制。當(dāng)兩個電動機的帶速高于預(yù)先設(shè)定的值時，需要適當(dāng)?shù)臏p少偶合器的液體含量，反之則相應(yīng)的增加。系統(tǒng)模糊控制器結(jié)構(gòu)中Vr和V表示輸送帶轉(zhuǎn)速和實際的帶速，△V、E1表示速度和E的偏差，△I是電流的偏差，k1、k2是偶合器開關(guān)控制量，△K1、△K2、△K3是PID比例、積分、微積分的數(shù)值[3]。

3.結(jié)論

綜上所述，平衡功率的常用裝置抓要有變頻調(diào)速驅(qū)動裝置、液體黏性驅(qū)動裝置和液力偶合器驅(qū)動裝置，其中變頻調(diào)速驅(qū)動裝置、液體黏性驅(qū)動裝置由于價格的原因并不利于實際生產(chǎn)，液力偶合器驅(qū)動裝置在三者中有較高的性價并且有利于我國煤礦生產(chǎn)的實際需要。為了有效的控制電動機的功率平衡，筆者用模糊控制的辦法，為煤礦行業(yè)開采提供借鑒。

參考文獻：

[1]湯偉，李含君.基于環(huán)形耦合策略的帶式輸送機多機驅(qū)動功率平衡的研究[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，05（25）：130-133.

[2]谷明霞，包繼華，郝妮妮，等.變頻驅(qū)動帶式輸送機功率平衡調(diào)節(jié)理論分析[J].起重運輸機械，2014，10（26）：167-170.

[3]趙永秀，李忠，趙峻嶺，等.煤礦雙滾筒驅(qū)動帶式輸送機的電動機功率平衡[J].西安科技大學(xué)學(xué)報，2012，06（23）：738-743.