矿用带式输送机多机驱动功率平衡与节能控制研究

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随着煤矿井下煤炭开采量日益增加和科学技术的发展,长距离、大运量、高带速带式输送机采用多机驱动已成为一种发展趋势。多机驱动运行控制的关键是功率平衡问题,功率不平衡极易造成电机过载甚至损坏。同时煤矿开采具有不均衡性且带速恒定,电机经常处于“大马拉小车”的状态,电能浪费严重。因此开展带式输送机多机驱动功率平衡与节能控制研究对煤矿企业的安全生产、生产成本降低起着至关重要的作用。  针对上述两个问题,本文首先对目前国内外功率平衡与节能控制多种方案进行研究与分析,确定采用变频调速方法,提出在解决功率平衡问题的基础上实现节能控制。然后,对影响功率平衡的静态和动态因素进行了研究与分析,提出按转矩进行负荷分配,在基于功率跟踪思想的基础上,确定采用主机为速度闭环的矢量控制,从机为主机速度级联下的转矩控制,主、从机在转矩分配给定的情况下进行转矩闭环控制。同时,对影响带式输送机功率的阻力因素分析,得出带速与运量的合理匹配使带式输送机节能效果显著,根据不同运量选择相应带速。为了准确给出速度等级,设计模糊控制器对主机调速。接着,采用MATLAB建立系统控制模型,在多种工况条件下进行功率平衡与节能控制仿真。仿真结果表明,在加减速过程中各电机输出转矩可按比列分配,实现了功率平衡;系统能根据运量变化很好的调速,且与节能控制分析结果吻合。上述两个仿真结果验证了本文所提功率平衡与节能控制策略的有效性。最后,设计了基于PROFIBUS-DP网络的带式输送机多机变频驱动控制系统,详细的阐述了系统DP网络通信、功率平衡及节能控制的软硬件实现方法,并利用 KingSCADA3.0组态软件设计了上位机监控系统,实现带式输送机远程控制。
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