带式输送机永磁自动调控系统的应用研究

2023-01-26耿跃斌

机械管理开发 2022年11期

耿跃斌

（阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司，山西寿阳 045400）

引言

输送机是煤矿井下物料运输的核心，其工作时的稳定性和可靠性直接决定了井下物料运输的效率和经济性。目前多数输送机系统均采用了异步电机+离合器+减速器+离合器的组合式驱动模式，运行时的转矩传递流程长、效率损失大，同时由于采用了液压张紧系统，对输送带的张力变化反应速度差，影响了张紧系统的张紧灵敏性，给输送机系统的安全、稳定运行带来了较大的隐患。

随着输送机系统不断朝着大运量、长距离、高带速方向发展，现有的异步电机驱动、液压张紧控制模式已经无法满足输送机的安全调控需求，因此本文提出了一种新的带式输送机永磁自动调控系统，其采用了永磁电机+联轴器驱动、永磁张紧装置进行自动张紧的控制模式，通过对输送机运行状态的分析，自动调整永磁电机和张紧装置的动作状态，极大提升了输送机系统运行的稳定性和可靠性。

1 永磁自动调控系统

结合井下带式输送机驱动控制要求和永磁驱动电机的工作原理，本文所提出的输送机永磁自动调控系统采用了直驱控制的模式[1]，在输送机上布置2 套永磁驱动电机及对应的变频控制装置，同时为了保证系统运行的稳定性，在该调控系统内还包含有永磁张紧装置及对应的控制系统，输送机在运行过程中的所有动作均由永磁自动调控系统统一控制，整个系统具有结构紧凑、控制一致性好、灵敏度高的优点[2]，能够显著提升井下输送机运行时的稳定性和可靠性，该永磁自动调控系统整体结构如图1 所示。

由图1 可知，该自动调控系统的核心包括永磁直驱系统、永磁张紧系统以及综合控制系统三个部分，在运行过程中综合控制系统通过对输送机运行状态的监测，对输送机的运行情况进行判断，并将调节控制信号发送给永磁直驱系统和永磁张紧系统，实现对输送机运行情况的灵活调整和控制。

图1 永磁自动调控系统结构示意图

2 永磁直驱系统

永磁直驱系统是该驱动控制系统的执行单元，直接驱动输送机的运行，由于永磁电机的运行特性，在该直驱系统内，取消了传统电机驱动所需的离合器、减速器等，有效地简化了驱动系统的结构，提升了驱动稳定性，该永磁直驱系统结构如图2 所示[3]。

由图2 可知，该永磁直驱系统中永磁电机直接通过联轴器和驱动滚筒相连接，不仅减少了运行过程中的转矩损失，而且减少了启动和制动过程中的机械冲击，提升了输送机驱动系统的运行稳定性和使用寿命，同时由于减少了减速器、液力偶合器等装置，减少了在运行过程中的噪声，对优化井下作业环境具有十分重要的意义。

图2 永磁直驱系统结构示意图

3 永磁张紧系统

传统的张紧装置为液压系统控制，虽然制动力大、可靠性高，但制动反应速度慢、柔性差，在制动过程中的制动冲击和摩擦力极大，无法满足输送机系统高速、大运量情况下的制动可靠性需求。因此本文提出了一种新的永磁张紧系统[4]，该系统以永磁张紧绞车为核心，实现了对张紧装置的直接控制，具有制动可靠性高、柔性强的特点，其张紧装置整体结构如图3 所示[5]。

图3 永磁张紧装置结构示意图

由图3 可知，该系统中储带仓通过滑轮组和张紧小车相连接，张紧小车又通过永磁张紧绞车和张紧小车相连接。通过隔爆型变频器对永磁张紧绞车的运行情况进行控制。系统在接收到输送带的运行状态信息后对系统张紧力是否满足应用进行分析，自动分析出调整量，然后转换为变频控制信号[6]，通过变频器输出张紧绞车运行控制信号，实现对输送带张紧力的无冲击调节，有效提升系统制动的灵活性和可靠性。

4 永磁综合控制系统及应用效果

为满足对永磁电机和永磁张紧装置的统一控制需求，提出了一种新的永磁综合控制系统[7]，以井下综合控制器实现对所有驱动系统的灵活控制，驱动器和上位机之间采用高速数据总线连接，满足高速数据通信可靠性的需求，综合控制系统结构如图4 所示。在该控制系统中，综合控制器对驱动装置和张紧装置的运行状态进行实时数据采集和状态监测，然后对输送机整体的运行情况进行分析，然后进行数据分析、决策和指令的下达，通过智能控制策略来实现对永磁驱动装置和张紧装置的自动调节，满足输送机系统运行稳定性和可靠性的需求。