带式输送机差动液粘调速器多机功率平衡的研究

摘 要：文章通过多年调研，对较常见的带式输送机多机功率平衡问题的解决方法做出了分析，在对带式输送机差动液粘调速器应用研究的基础上，对电流和转速调节的两种功率平衡方案做出了解析。

关键词：差动液粘调速器；功率平衡；研究

中图分类号：TD528.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）35-0119-02

近几年来，我国煤矿业发展一日千里，煤矿行业机械化水平也显著提高，高速长距、大功率的带式输送机也被大量应用到矿井生产作业中。由于此类输送机单台装置所需功率很大，为避免意外情况，作业方通常会配置数台软启动装置。然而，鉴于各单元电机的特性差异、设备安装的误差、输送带弹性差异及荷载量变化等等客观因素的存在，电机负载功率不平衡的现象常常出现，直接导致了带式输送机功率失衡，最终造成输送带寿命锐减。所以，带式输送机多功率平衡问题，成为了行业内一个亟待解决的重要课题。

1 带式输送机传动装置工作原理的分析

粘性液体传动装置根据牛顿内摩擦定律，将液体粘性或油膜剪贴力转化为传动力，装置内部有主动和从动两种摩擦片，交互分布并相应安装在主动与从动轴上。主动轴和从动轴分别与电动机和负载相连接。为了实现对电机输出功率的调节，我们会通过改变调节装置的油压控制，进而调节主动摩擦片和从动摩擦片之间的液体空隙，也就达到了对输出转矩调节的最终目的。

2 带式输送机多机功率平衡解决方案

带式输送机多机功率平衡的解决办法一般从两方面入手，在目前，绝大多数方案都是以扭矩和电流的控制为核心来开展的，以下将详细说明。

2.1 扭矩-转速方案

当电动机转速处于一个特定值时，电动机功率的高低与其输出扭矩的大小成正比，在此种情况下，功率平衡的标的就是电动机输出扭矩的数值，即参考此数值来调节功率平衡，从而进一步控制电动机的转速输出以实现数台电动机功率平衡的目的。

当功率过大时，扭矩传感器的体积往往会远超过同等功率电动机的体积，对于矿区井下作业造成很大障碍，所以扭矩—转速控制法在此类情况下很少使用，所以就提出了另一种解决方案——使用电流以控制多机功率平衡，即电流控制平衡法。

2.2 电流控制功率平衡法

当电机处于同一电网下，供电压的参数是近似相同的，所以在电机负载的安全值以内，电机电流大小与电机功率大小是成正比的，电流控制功率平衡法就是提取各部分电机电流值，进而作为平衡功率的调节依据，最终改变驱动电机的输出功率，从而实现数台电机之间的功率平衡。

如上图1所示，这是电流控制平衡法的典型案例，即调速型液力偶合器配闭环调节电控系统。在这里，带电流检测启动器会提取各部分电动机的电流值，然后反馈给控制机，控制机经由电源继电器箱给电动执行器发出控制命令，以此调节液力偶合器勺杆的进出，从而控制液力偶合器工作室的油量，进而控制其输出扭矩，达到对电机功率的调节，最终实现多台电机功率平衡的理想效果。

3 电流控制功率平衡法的基本原理

图1所示的调速型液力偶合器配闭环调节电控系统用以控制多机功率平衡的方法并非完美无缺，相反，鉴于功率的变化对电流波动影响的滞后性以及低精准性，此法还是有一定的局限性。笔者通过将电动机转速和电流因数囊括在功率变化中，也就是说，将电机的电流采集信息与转速信息同时作为功率平衡控制的标的，控制差动轮系软启动方式中变频控制电机的转速，改变传动皮带输出负载的转速，继而控制其功率，达到数台软启动装置间功率输出处于平衡状态的目的。

这是一种全新的功率平衡方案，具有很明显的优点。它将电流和转速两个要素结合，以此作为功率平衡的参考和依据，它不仅解决了调速型液力偶合器配闭环调节电控系统固有的局限问题，与此同时，鉴于差动轮系软启动方式中调速精准，响应速度快的优点，液力偶合器调节功率平衡所产生的滞后缺点也得到了解决，笔者认为，这种方案在解决多机功率平衡方面的应用是很有前景的。

4 用于操作功率平衡调节的电控系统

电控系统原理如图2所示，各部分电机的负载电流在经过互感器之后，转变为电压信号，电控系统随后会以电压信号的平均值为依据对功率平衡进行调节。

带式输送机启动之后将会再行调节，油膜的厚度则为0，然后在硬件设备上设置调节油压的数值区间以达到调节各部分电机功率的目的。在PLC程序中取所有驱动电机电流相加值的平均值，继而将各台电机电流的具体数值与平均值对比，当其高于或者低于平均值时，则驱动电液比例阀做间歇作业（启动10ms、关闭10ms），以此来进行相对的增压和减压，一直到各部分电机功率输出达到平衡点。在实际的作业过程中，我们容许各部分电机功率输出有5%的差异。

5 结 语

电流控制功率平衡法是一种新式的功率平衡解决方案，固然有相对于传统方案的优势，但在实际的操作过程中，还是有许多要注意的地方，比如怎样确定功率平衡调节的数值依据、多台电机输出功率的标准值该如何选确定、采样调节的周期该如何选取等，这些依然是需要我们深入钻研来解决的课题，相信在我们不断的努力下，电流控制功率平衡法将不断完善，为行业发展做出其应有的贡献。

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