长距离输送机多点分散驱动控制系统初探

摘要：介绍长距离输送机的基本概况，对国内长距离输送机多点分散驱动应用液粘软启动装置和变频器的控制系统进行一般概述，并阐述个人对功率平衡的观点。在市场经济下，由于输送机需要适应现场恶劣的地形、千变万化的复杂工况、高稳定性的要求，本文通过对输送带的堆积、振荡、飘带等故障分析，提出对多点分散驱动控制系统的展望。

关键词：编码器；现场总线；Kubler；西门子Profibus-DP

中图分类号：TN762 文献标识码：A

1 概述

输送机具有结构简单、输送物料范围广、运量大、效率高等一系列优点，被广泛应用于矿山、冶金、港口、化工等领域。伴随输送机技术的不断完善，长距离、大倾角上下运、双向输送、水平转弯和管状等多种输送机已成为市场主流。

目前我国的大型带式输送机在启制动过程和正常运行时，会出现启动困难、起动电流对电网的冲击较大、由于载荷不均衡而引起的电动机过载甚至是电动机烧毁的事故。当在一条带式输送机上布置多个驱动装置，常因启动顺序与时间控制不准确，出现输送带的低张力堆积、振荡、大冲击或者飘带，造成这些故障的根本原因就是驱动滚筒线速度不一致长期累积的结果。

在市场经济下，很多用户为了节省修整地形、挖隧道、架廊道等成本投资，不仅要求输送机能够绕过障碍物，更是要求修建在连绵起伏的地势上。现场恶劣的地形，千变万化的复杂工况及对设备稳定性的要求，无疑对长距离多点分散驱动输送机控制系统提出了更高的要求。

图1 长距离平面转弯输送机

2 应用液粘软启动装置的控制系统

由于以前变频器价格昂贵，长距离水平输送机多点分散驱动多采用液粘软启动装置。液粘装置原理如下：液压系统比例阀线圈电流控制油压的大小油膜厚度输出力矩电机功率。下面以一条水平三点分散驱动为例进行分析，驱动形式见图2：液粘软启动装置多点驱动追求的是功率平衡调节。电控系统以一台驱动为主电机，并为电流差值设定一个阀值，当除主电机外的电机与主电机电流差值超过这个阀值，就开始进行功率调节，将输出功率大的液粘装置的控制油压降低以增大油膜厚度，反之同理。控制油压是通过改变液粘装置中液压系统的电磁比例阀来实现的。

上述液粘控制系统，对于各点驱动滚筒外径、减速机减速比和电机额定转速等先天差异可以进行适应调节。实际应用中液粘控制系统仍存在很多不足，如除主电机外的驱动滚筒容易出现打滑、驱动滚筒磨损严重、启动冲击大、稳定性差、不允许长时间低速运行等，这些不仅增加了设备故障率，同时大大缩短了驱动滚筒和胶带的使用寿命。笔者认为液粘控制系统中的功率平衡只适于物料均匀、连续且地形和工况并不复杂的较理想的长距离多点分散驱动输送机。

3 应用变频器的控制系统

近几年伴随变频器性价比的提高，其凭借优越的特性开始广泛应用于长距离多点分散驱动输送机。应用变频器的输送机能够实现缓慢启动、缓慢停车、重载低损伤启动和低速验带等很多优越的性能。

变频器一般具有速度控制和转矩控制功能，本身可以通过编码器反馈进行准确的速度闭环控制。对于应用变频器的多点远距离分散驱动，以图2为例：

3.1 采用速度主从控制：选定头部驱动为主驱动，将速度给定送至头部驱动，读取头部驱动的实时速度送至中部驱动和尾部驱动作为速度给定，或者读取中部驱动的实时速度送至尾部驱动。调试初期，如果电机额定转速、减速器减速比和驱动滚筒外径大小，及启动顺序与时间控制不准确，输送带都会在某个分段出现低张力堆积或者飘带，见图3和图4。找到合适配比后，设备长期运行中由于各驱动滚筒磨损程度不同仍会出现上述问题。

图3 堆带后的现场

3.2 采用驱动速度独立配比控制：调试初期，选取头、中驱动，分别给两个驱动同样的速度运行，观察中部驱动转矩变化，通过调节中部速度给定至两个转矩基本不变，找到合理的速度配比来抵消由于电机额定转速、减速器减速比驱动滚筒外径带来的影响，同理再找到头部和尾部的速度配比，找到三驱动的速度合理配比后，分别给定三个驱动。设备长期运行中问题同上。

3.3 采用转矩主从控制，仍以图2为例：选定头部驱动为主驱动，将速度给定送至头部驱动，读取头部驱动的实时转矩送至中部驱动和尾部驱动作为转矩给定，或者读取中部驱动的实时转矩送至尾部驱动。这种控制保证了各驱动转矩一致，但由于物料分布不均匀，主驱动的转矩变化很大，而从驱动的速度又处于不可控状态，因此输送带出现严重振荡甚至造成沿线撒料。

4 长距离输送机驱动控制系统展望

目前，上述的驱动控制系统能保证工况不复杂的输送机的运行。为了使多点驱动输送机能适应现场恶劣的地形、复杂工况、驱动滚筒的磨损等因素，我们需要通过对输送机进行动态分析，建立长距离分散驱动输送机的控制模型，借助现代传感技术，把模糊控制通过控制器实现，追求驱动滚筒线速度的同步。输送机系统还将会对启动、运行、制动过程中的实时数据参数进行分析, 实现自学习，根据分析结果自动校正控制程序，使设备运行更加稳定、可靠。

结语

随着长距离送机应用的日益广泛，很多科研人员和技术人员定会致力于研究一个具有自诊断、自分析、自校正等更多功能的长距离输送机多点分散驱动平衡的控制系统，其必将推动输送机向更长距离、更大运量和更多中间点驱动的方向快速发展。

参考文献

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