矿用重型带式输送机永磁直驱-张紧一体化系统设计及应用

带式输送机作为煤矿井下主煤流运输装备,目前正朝着重型化和智能化的方向发展。传统异步驱动系统和液压张紧装置存在电动机工作效率低、能耗高、维护困难、液压缸易泄漏和张紧滞后等问题,难以满足矿用重型带式输送机高效、智能、可靠的驱动技术要求。以内蒙古某矿 3 km 长顺槽带式输送机为例,开展了驱动系统和张紧装置的永磁改造设计及应用研究。在尽量不改变输送机原有结构及参数的基础上,设计了包含 3 台永磁同步电动机及其变频驱动器、1 套永磁电张紧装置、1 台综合控制器的永磁直驱与永磁张紧一体化系统,并在煤矿井下完成了设备安装及应用。结果表明,经永磁改造后的带式输送机可解决原输送系统存在的种种问题,具有良好的动态响应特性,提高了煤炭的开采量,增加了煤矿的经济效益。

全永磁驱动带式输送机控制策略及动力学行为

针对传统异步电机驱动和液压绞车张紧带式输送机存在的传动效率低、运行维护困难、张紧响应慢等问题,设计了一种集永磁电机直驱与永磁张紧于一体的全永磁驱动带式输送机,制定了全永磁驱动系统矢量控制策略与机-电耦合动力学模型;利用Matlab/Simulink建模仿真与煤矿井下现场试验相结合的方法,研究了全永磁驱动带式输送机在空载启动、满载启动、变载运行等工况下的矢量控制策略与机-电耦合动力学行为。结果表明:全永磁驱动带式输送机在多种工况下均能实现转矩与转速的快速响应和动态调节,具有良好的动态特性;多台电机间可维持功率平衡与同步传动,具有较强的抗干扰能力;永磁张紧装置可以实现张紧力动态调节,有利于提高带式输送机驱动效率、张紧响应速度以及整机协调可控性;全永磁驱动系统可实现对带式输送机的智能驱动与动态张紧,在机-电耦合动力学行为仿真试验与现场试验中得到的电机动态特性规律基本一致,表明其可满足煤矿井下带式输送机实际工况需求,具有较高的推广应用价值。