煤矿刮板输送机用永磁同步电机的设计与分析

矿井下工作环境恶劣,传统的刮板机驱动系统主要采用异步电机配合减速器一起使用的方式,其缺点是设备体积较大,发热严重,存在电机内腔容易积水的问题。采用永磁同步电机直驱技术取代传统驱动方式,对刮板输送机用永磁直驱电机进行额定参数选取,完成电磁方案设计,同时在有限元软件中进行仿真。通过对比不同极槽配合下电机的齿槽转矩和过载能力,最终确定更优的刮板输送机用永磁同步电机方案。

500m超长工作面刮板智能输送技术研究

在中厚煤层开采领域,超长工作面智能开采是煤炭开采技术的发展趋势,而智能运输是其重要组成部分。在总结现阶段国内400~450 m工作面智能开采中刮板运输系统问题的基础上,探索了500 m超长工作面智能刮板输送系统装机功率与运量合理匹配的方法,提出了解决500 m超长工作面刮板运输技术难题的可行性方案。基于综采三机选型配套技术方案及2000 kW以上高端传动系统的应用实践,研制了国产2500 kW大功率变频一体智能传动系统,包括变频一体电机、减速器、限矩器等,关键技术、关键部件均实现了国产化。为解决因传动装置重心位置后移、中部槽槽宽参数不变,不利于端头设备顺利推移的技术难题,研究了中等槽宽配置大功率传动装置的防偏沉技术,建立了机头(尾)推移部多工况推移模型,并对推移部进行了结构优化,解决了因传动装置偏沉造成机头整体失衡、漂溜严重、推移难度加剧的问题。针对刮板链断链后,中部槽内煤量负荷较大时,液压马达难以带动、断链事故处理较为困难的问题,选用了大扭矩数字液压马达并研制了数字马达控制系统,减小了维护刮板链的工作强度。基于刮板运输设备安全运行对链条进行实时变形补偿的需求,提出了500 m运距链条张紧控制策略,开发了运行过程中链条张紧度随负荷梯度智能调节技术,解决了500 m运距链条弹性变形的动态补偿问题,并通过在机尾架盖板上端加装AI高清摄像仪来实现对链条运行状态的实时检测,为工作人员对链条运行状态的实时掌控提供了便利。此外,为了提高伸缩机尾对多种复杂工况的适应性,确保其在使用周期内能够伸缩自如,提出了从结构、材料、制造工艺三方面来提高伸缩机尾的强度和刚度的技术方案,并研制了液压缸防护罩、伸缩机尾滑道自动冲洗系统,进一步提升了伸缩机尾的可靠性。井下现场工业性试验表明:该设备运量与装机功率匹配合理,2500 kW变频一体智能传动系统占用空间较小、传递扭矩精准,斜推式机头(尾)推移部稳定可靠,数字液压马达处理断链问题方便省力,伸缩机尾按负荷分梯度自动张紧时未出现卡滞,保障了煤炭的安全、高效运输,为500 m超长工作面智能开采提供了技术保障。

基于永磁同步电机驱动的刮板输送机功率平衡控制

以双机驱动的刮板输送机为研究对象,介绍了永磁同步电机作为其驱动系统相对于异步电机的优势,选择最大转矩电流比控制作为驱动系统的控制方式,针对多电机刮板输送机功率不平衡问题,提出了采用转矩分配主从控制方式对其进行控制,最后在AMESim平台上搭建永磁同步电机双机驱动的刮板输送机模型,在MATLAB/Simulink上搭建永磁同步电机控制系统,对提出的最大转矩电流比控制和转矩分配主从控制方案进行仿真,结果验证了所提方案的可行性。

基于现场总线的刮板输送机功率平衡控制研究

以现场总线控制系统中的刮板输送机为研究对象,介绍了整个系统的结构以及永磁同步电机作为其驱动系统相对于异步电机的优势,选择最大转矩电流比控制作为驱动系统的控制方式。针对多电机刮板输送机功率不平衡问题,提出采用转矩分配主从控制方式对其进行控制,在AMESim平台上搭建双电机驱动的刮板输送机模型,在MATLAB/Simulink上搭建永磁同步电机控制系统,对提出的最大转矩电流比控制和转矩分配主从控制方案进行仿真验证。将现场总线技术及该控制策略应用到实际系统中,取得了良好的效果,验证了所提方案的可行性。

复杂工况条件下刮板输送机永磁半直驱系统机电耦合特性研究

提出一种由永磁同步电机和行星减速器组成的刮板输送机永磁半直驱系统。基于Adams和Matlab/Simulink搭建刮板输送机机械系统多体动力学模型和永磁半直驱控制系统模型,完成机电耦合系统的联合仿真。对刮板输送机空载、轻载和重载等多种工况进行仿真分析,得到各工况下永磁电机的输出特性和刮板输送机的动力学特性。研究结果表明:永磁半直驱系统能够实现低速大扭矩的快速输出,转速输出波动小,转矩输出具有良好的跟随性;永磁半直驱系统具有良好的启动性能和传动平稳性。刮板输送机机头转速、链环速度、链条张力在链轮多边形效应影响下呈周期性波动,受多边形效应影响链环在啮合过程中发生滑移,使得接触力呈波动变化,负载转矩和链条张力的波动随负载增大而加剧,随链轮转速增大而增大。

刮板输送机用变频电动机研究

为改善工作面刮板输送机的整机性能,采用变频电动机作为刮板输送机的驱动装置实现软启动,介绍了变频电动机的机械结构、电气结构及控制系统的设计,并根据使用经验提出了应用变频电动机的注意事项。

S100掘进机第一运输机的改进

根据S100掘进机在使用过程中暴露出的一些问题,对第一运输机进行改进设计,采用双马达驱动,提高刮板抗弯能力,延长刮板使用寿命。

液压装置在刮板输送机中的应用

针对刮板输送机在使用中刮板链断裂问题进行了研究 ,采用了液压驱动及液压张紧装置。试验测试的数据反应了液压控制可以明显减小对链条的冲击 ,结果证明是可行的 ,达到了预期目标。

刮板输送机电机烧毁原因分析及预防对策

分析了刮板输送机电机烧毁原因和预防措施及效果。

基于SRD驱动的刮板输送机调速系统研究

提出将开关磁阻电动机调速系统应用于刮板输送机的方案,设计了系统的硬件和软件,在起动、高速及制动阶段采用不同的控制策略。经仿真分析,可有效解决煤矿井下刮板输送机重载起动困难,冲击电流大等实际问题。

刮板输送机电机烧毁原因分析及应采取的措施

通过对国投新集一矿2007年、2008年全年电气事故及链板机电机烧毁台数的对比分析,掌握了链板机电机烧毁的主要原因。经过采取合理的措施,2008年全年的电气事故率显著降低,链板机电机烧毁的台数也明显减少,大幅度提高了煤矿安全和经济效益。

矿用高压永磁同步变频一体机在刮板输送机上的应用

在采煤工作面刮板输送机应用中,针对传统驱动系统重载启动困难、负载分配不均、整体效率低等问题,设计了一种采用矿用高压永磁同步变频一体机的驱动方案。将永磁同步电机和高压变频器进行一体化设计,并对永磁电机的变频驱动控制算法和电磁设计进行优化,提高了系统的鲁棒性,减少了整体能耗。通过仿真和现场试验,证明了高压永磁同步变频一体机在刮板输送机中应用的可行性。

刮板放焦机的电机功率计算

为了准确计算刮板放焦机的电机功率,利用粉体力学的浅仓贮料压力公式(朗金公式),对刮板所受的物料压力及物料对托焦板料槽壁的侧压力进行了计算,求出了刮板所受总力,进而结合电机功率的相应公式,计算出刮板放焦机2个电机所需的电机功率,经实例计算分别为1.7 k W、3.7 k W,解决刮板放焦机电机性能过剩的问题。

工作面刮板输送机自动监控技术应用分析

针对目前采煤工作面刮板机的工作情况和使用条件,分析其在自动监控方面的一些应用技术和方法,从而为采煤工作面刮板机的正常使用提供依据。

刮板输送机软启动控制策略

为实现矿用刮板输送机平稳启动及可靠运行,基于双速电机这种中国目前刮板输送机常用的软启动装置,分析软启动控制机理,研究软启动控制策略的软硬件架构。该策略主要包括:双速电机的高低速自动切换,主控制回路的漏电保护、过电压保护、过电流保护、过载保护及断相保护。基于该控制策略研制而成的软启动器已经应用于煤矿综采工作面,应用结果表明所提出的控制策略具有可实施性及高可靠性。

刮板输送机永磁直驱系统机-电耦合模型仿真与试验

为解决刮板输送机传统异步驱动系统因减速器而造成的传动效率低、故障率高、可靠性低等问题,基于永磁同步电机设计了1套输送量可达1500万t/a的刮板输送机永磁直驱系统,并匹配计算了所需的永磁同步电机功率、转速以及变频控制器容量。根据永磁直驱系统与刮板输送机之间的机-电耦合关系,利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建刮板输送机永磁直驱系统的机-电耦合模型,仿真分析了永磁直驱系统在空载启动、满载运行、多边形效应等多种工况下永磁同步电机的输出转速、转矩、三相电流以及刮板链的速度、加速度、张力等动态特性变化规律。仿真结果表明,永磁直驱系统在刮板输送机启动及负载变化时能够快速响应且比较准确,由于减少了减速器的柔性缓冲,电机输出转速与转矩对负载突变响应波动较大;永磁直驱系统的动态响应在突变负载下与突变量成正相关关系,应当从驱动系统控制算法的优化角度出发减小波动,改善其性能;多边形效应影响系统速度控制的稳定性,机头链轮啮合处的链条更易受到多边形效应的影响。搭建小功率永磁同步电机直驱模拟试验台架,将仿真得到的机械负载特性曲线等效处理后通过测功机加载输入,开展了刮板输送机永磁同步电机直驱系统的模拟驱动试验。试验结果表明,台架试验测得的永磁同步电机动态特性曲线与对应仿真试验得到的永磁同步电机动态曲线的变化规律基本一致,从而从侧面验证了笔者所建立刮板输送机永磁直驱系统机-电耦合模型的正确性。

刮板输送机双电机驱动变频控制策略研究

刮板输送机是煤矿综采工作面的重要设备,经常处于频繁重载起动的工作环境,且双电机驱动存在功率不平衡情况,所以起动难和功率分配不均是其存在的主要问题。针对这些问题,对刮板输送机的驱动系统进行研究,提出了基于主从控制原则和模型预测原理的双电机驱动变频控制策略。主驱动电机采用电流模型预测控制,从驱动电机采用直接转矩模型预测控制。通过MATLAB/Simulink对控制策略进行仿真分析,结果表明所提出的控制策略能够解决功率不平衡问题,并且在保持矢量控制和直接转矩控制优势的同时发挥了模型预测控制的优点,是一种适合应用于刮板输送机驱动系统的控制策略。

乳化液马达驱动超短刮板机的选型计算

开采4-8m急斜煤层，采用F3200／17．5／27F型放顶煤液压支架，工作面放落煤运输到顺槽平巷转载机中的距离较短，现有刮板机不适合，采用乳化液马达直接驱动可使整机结构大为简化，有利于超短距离运输。

乳化液齿轮马达驱动超短刮板输送机功率及长度的确定方法

开采4~8 m急斜煤层,工作面沿煤层厚度方向水平布置且走向推进,工作面放落煤采用乳化液齿轮马达驱动的超短刮板输送机运输,所需功率及可铺设的长度与乳化液齿轮马达的转速直接有关。介绍了计算方法,也为实际选型设计提供了理论依据。

刮板输送机磁力软启动及功率平衡控制研究

针对刮板输送机现用软启动装置的缺陷,提出了一种用于刮板输送机磁力软启动装置,具有缓冲启动、环保、节能等优点。依据磁力软启动的工作原理,分析了将其运用于刮板输送机软启动的可行性。基于电机电流设计功率平衡方案,利用MATLAB/Simulink建立仿真模型,对控制系统进行仿真,并分析在电机负载突变情况下的功率平衡控制。