嵩阳煤机皮带机的变频控制系统研究(上)

皮带机因结构简单、可靠性高、成本低等特点被越来越多地应用于煤矿生产当中，承担着煤炭的输送与转载作用。随着大型矿井及特大型矿井的增多，特别是长距离综采工作面的开采，对煤炭输送量的要求越来越高。因此，皮带机正向大功率、多点驱动的技术方向发展。但在实际应用过程中显现出来一系列的问题如重载启动、功率平衡等。针对以上问题，利用电机与变频器成套设备能够有效地得到解决本文针对嵩阳煤机所生产的皮带机提出了采用主从控制器的变频器作为调速驱动装置的方案。基于变频装置适用于恒转矩负载调速驱动的优点，从而能够实现皮带机软启动、软停车以及各驱动点之间的功率平衡。皮带输送机特有的性质可以保护电气及机械系统在受到快速启动及停车产生的冲击危害，提高输送机的使用寿命，进而提高整个设备的可靠性及运行效率。

1皮带机特性分析

1.1皮带机的张力特性

由驱动电动机、驱动滚筒、胶带、张紧装置、托辊、减速器、机架等零部件组成的皮带机，具有良好的柔黏特性。因此，皮带输送机便构成了具有柔黏性力学特性的系统。当皮带输送机在运行过程中出现起动加速、停车减速时，皮带张力会呈现出复杂的运动力学特征。输送系统在出现以上状态时产生撒料、叠带、局部谐振跳带、皮带断裂、机械破坏等现象，而这主要是由于皮带所产生的动态张力波在皮带中传播与叠加以及皮带所产生的横向振动、纵向振动造成的。为了降低输送系统的不稳定性需要有效地抑制张力波在皮带中的有害传播，这对于保证输送机的稳定运行十分必要的。因此，皮带输送机的性能起决定性因素的是其驱动设备性能的优劣。

1.2皮带机的负载特性

皮带机在运行时将受到运行阻力、附加阻力及静态阻力的影响，阻力矩由较多因素构成，在实际当中理论准确计算十分困难。实际在对皮带输送机负载分析时通常将电动机转子轴所受的力矩设为恒定，包括各种阻力和转动惯量。

1.3皮带机的驱动模型

为了建立皮带输送机的驱动模型，假设皮带输送机驱动过程中的临界状态情况即皮带在滚筒上发生打滑的临界点。当皮带在滚筒上发生打滑的临界状态时，皮带产生振荡作用及弹性变形变化等因素即可忽略，此时皮带线速度v与主电机转速n便产生n=kv（k为常数）这一固定比例关系。皮带机因启动时张力分布不均匀，再加上张力波的传播和叠加等原因，将产生剧烈振荡现象。因此，皮带输送机的驱动模型需要在原有的优化的“S”型曲线模型的基础上进行改进。本文研究的皮带输送机由于距离长，皮带的弹性累积程度较大，特对皮带机的驱动模型的应用做在启动前设置一个低速预张紧过程的改进。改进后能

够有效地使皮带内部张力分布均匀后，然后按优化的“S”型曲线模型式进行加速启动。

皮带机通过采用预张紧后的优化“S”型曲线模型进行驱动，在实际生产中起到了起动时间较长、低速性能好等效果，启动特性明显提高。

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