矿井提升系统首绳更换装置控制系统设计与研究

为配合首绳更换装置液压系统进行自动化、电气化控制,提出了针对整个换绳过程的PLC控制系统。对控制系统硬件结构进行了模块化设计,根据首绳更换装置控制要求,选择合适的控制系统硬件,并对PLC输入/输出变量地址进行了定义,在此基础上,对PLC控制系统电路进行了设计。其次,根据首绳更换装置工艺要求和控制要求,采用STEP7编程软件对控制系统软件程序进行了编写。利用昆仑通态组态软件研发了该装置的监控系统,对该装置状态进行实时图形化显示,并自动记录保存关键数据,同时还可通过操控界面进行直接控制,具有良好的人机交互性。最后,通过试验装置模拟换绳工况,并进行了试验,试验结果表明,换绳时间缩短1/2以上,全过程基本实现自动化。

基于滑模控制算法的永磁外转子提升机控制系统研究

永磁外转子提升机直接转矩控制系统通过砰-砰调节器,对提升机的电磁转矩和电机的定子磁链信号最大值实行调节,但具有极大的磁链脉动以及扭矩波动,低速性能不好。因此选择滑模控制算法对永磁外转子提升机控制系统加以调整优化,利用滑模速度调节器取代了常规PI调节器。实验模拟结果证明:滑模控制算法大幅提升了常规矢量控制系统的调节特性,并降低了扭矩脉动,同时滑模速度调节器也比常规PI调节器拥有更好的负载抗扰能力和健壮性。利用Super-twisting二阶滑模调节器取代了常规砰-砰调节器,仿真结果证明:采用了Super-twisting二阶滑模控制算法的直接转矩调节器,不但能够解决常规一阶滑模结构带来的抖振现象,还明显降低了定子磁链的脉动以及扭矩波动,而且具备了更高的速度追踪能力,对负载扰动和参数改变等不确定性问题有了很大的健壮性。

永磁外转子提升机卷筒动态受载变形分析与研究

针对永磁外转子提升机卷筒运行时非线性、强耦合等复杂受力问题,以矿用缠绕式永磁外转子提升机为研究对象,进行了卷筒动态受载变形及优化的研究。首先利用SimulationX软件搭建了永磁外转子提升机电控-机械联合仿真模型,准确获取了重载上提工况下钢丝绳动态张力及电磁转矩,再通过有限元数值模拟得到外转子卷筒应力及变形规律,最后,采用隔离环或加强筋将钢丝绳缠绕卷筒与转子轭分离,完成其结构优化。研究表明:重载上提工况下外转子卷筒最大等效应力与径向变形呈非线性增加,整个运行阶段,最大应力及变形基本稳定在固定区域,采用分离处理的优化方式有效降低了定转子间气隙变形。

永磁内装式矿井提升机应用技术研究

针对传统矿井提升机维护量大、传动效率低、设备安装占地面积大、能耗高、基建投资较大等问题,研发出永磁内装式矿井提升机技术。对永磁内装式提升机原理及其关键技术进行了深入研究,研制出的工业化设备经过专家论证,达到国际先进水平。通过永磁内装式提升机与传统矿井提升机在使用过程中关键参数指标的对比发现,永磁内装式提升机几乎在所有参数上都占有优势,更加节能高效,可促进智慧矿山建设。

多绳摩擦提升系统动力学特性研究

针对多绳摩擦式立井提升系统的耦合振动问题,应用连续体建模方法和第一类拉格朗日方程,建立了该系统的力学模型。对模型进行数值求解,得到了提升钢丝绳、提升容器以及尾绳的动力学特性。数值分析结果发现:在主加速阶段,提升钢丝绳的横向振动振幅和频率均较小;在匀速运行时,提升钢丝绳越长,横向振动振幅越大、频率越小。扭转共振发生在主加速阶段,并且在匀速阶段离开共振区域趋于稳定;由于加速度变化,在主减速阶段变得剧烈。