图片展示
图片展示

带式输送机变频调速机理与自动控制系统研究

作者:四川天屿翔机械设备有限公司 浏览: 发表时间:2024-01-08 10:30:38

由于煤炭的开采和运输方式不同煤的输送量有很大的差别且输送机的运行速率与输送量常常不一致输送机不能充分发挥其作用造成输送带的磨损以及输送机的故障使输送机长时间运行在低负荷状态下。传统的输送机是依据输送量的瞬时数量频繁地对输送机的运行速率进行调节这种方式容易使机器的使用率下降而且电能消耗较多。因此如何利用 控制手段实现对输送机的变频调速、提高机器的使用率、降低能耗是研究的重点。鉴于此结合变频调速的机理深入研究变频调速控制系统并广泛应用提升系统的精确性对带式输送机的安全可靠运行有重要意义。

 

1     变频调速机理

 

为了降低功耗使系统具备重载调速功能输送机根据煤输送量的多少对变频器输出的电机转速进行控制。当输送量较少时降低变频器输出的电机转速以降低输送机的实际运行速率从而让输送机的实际输送量与电机功率基本一致当输送量较大时增加变频器输出的电机转速以提高输送机的实际运行效率这样实现输送机运行效率与输送量的同比关系以此实现节能降耗削弱对机器的冲击。

 

在启动阶段由于输送带上秤所检测的瞬时流量是对输送带运行速率和煤重量进行积分而计算得到的在启动过程中输送带的运行速率是从零开始逐渐增加秤检测的瞬时流量与运行速率一样也是从零开始没有参考依据因此在启动阶段采用满频率的启动方式。

 

在启动阶段工作时长是根据输送机的身长、倾角等参数来确定的在正常运行阶段按瞬时流量进行等级划分根据不同的等级对应不同的运行速率和电机转速以实现输送机运行效率与输送量的同比例增减同时在运行速率、电机转速与输送量之间留有余量确保带式输送机的稳定运行进行分时控制。

 

2    模糊控制算法

 

以变频调速带式输送机为研究对象在不同的负荷下输送机的启动功率、满速功率与实际驱动功率之间存在着很大差异导致电能浪费严重。带式输送机变频调速的目的就是让运行速率与输送量实现同比变化。输送机在正常工作中输送带上的煤重量各不相同而秤检测的瞬时流量是一整条输送带的煤流量在时间上存在一 定的滞后不能完全准确地确定运行速率和煤输送量因此采用模糊控制算法对其进行控制其原理如图1 所示。


 

2. 1  确定输入量

 

要降低带式输送机的运行能耗就要准确匹配运行速率V和煤输送量Q并对其数据进行监测。建立一个3 输入、1输出的模糊控制器3个输入量分别为输送量的偏差q、运行速率偏差e、运行速率偏差变化率ec1 个输出量为运行速率百分比p

 

2. 2 确定论域变换及比例因子

 

在模糊控制算法中首先要确定各输入输出的论域运行速率偏差、运行速率偏差变化率、输送量偏差、输出量的论域分别为{ -ee} { -ecec} { -qq} , { -pp}。 确定论域后对模糊子集进行相应设定输送量偏差q的模糊子集为{ NB, ZO,PB} 运行速率偏差e、运行速率偏差变化率ec、运行速率百分比p 的模糊子集均为{ NBNSZOPSPB} 。在论域和模糊子集确定后就能得到比例因子。

 

2. 3 建立模糊规则

 

根据控制经验和直觉判断得到模糊规则。当误差为 负且为负较大时控制量取正较大以抑制误差的增大当误差为负且为正较大时控制量取正较小当误差为正且为正较大时控制量取正中以防止系统出现超调现象。为了降低带式输送机的运行能耗当输送量增加时变频器输出的电机转速增大使输送带加快运行速度当输送量减少时变频器输出的电机转速降低使输送带降低运行速度以此实现运行速率与输送量的同比变化。

 

2. 4 进行模糊推理

 

通过模糊子集建立的模糊规则要通过模糊推理将其转化成精确量后才能作为被控对象进行控制。采用加权平均的方法进行模糊推理得出精确的值以此作为模糊控制的被控对象。将逆输送带的速度作为模糊化后的精确值通过相关的控制关联得到变频器的频率变量从而控制变频调速系统。

 

2. 5 实现模糊控制

 

将制定的模糊规则表放入控制系统中在每一个控制周期均对实际采集的运行速率偏差e 和运行速率偏差变化率ec进行量化处理然后将量化后的精确值与模糊规则表进行对比得到所需的控制变量最后将控制变量输出给变频器以实现运行速率与输送量的同比变化。

 

3    变频调速过程及效果

 

带式输送机的变频调速过程如图2所示。通过速度和超声波传感器对数据进行采集经过一定的计算后得到输送带上的煤量与输送带满载时的总煤量将两个数据进行比较得到输送带的负载百分比然后综合考虑负载百分比与煤量的变化值计算出变频器可调节的速度值。将设定的最小速度与输送带的最大速度这个区间设定成变频器可调速的范围如果可调节的速度值小于当前的速度值且输送带上煤量不变或有所减少时控制系统的程序会根据两个速度计算出斜率以降低输送带的速度实现缓慢减速如果可调节的速度值大于当前的速度值且输送带上的煤量增加时控制系统的程序便会记录当前的速度值以提高输送 带的速度实现瞬时提速以此来达到变频调速的效果满足采煤时的要求。


 

输送机的电机运行采用变频器驱动的方式已经达到了预期的效果根据变频器的变频调速原理以输送机为控制对象动态响应和转矩为控制目标通过采集输送机上的煤输送量数据利用模糊控制算法对带式输送机的运行速率进行控制提高电机的动态特性实现了输送机的自动节能运行。带式输送机变频调速系统自应用以来与去年同期相比输送机的电耗都有所下降具体情况如表1所示。


  

由表1可知在使用变频控制技术后输送机的电耗节能效果明显电耗同比下降20%左右。

 

4    结论

 

为了解决带式输送机运行速率与输送量的平衡问题提高机器的使用率通过对运行速率与 输送量的监测设计输送机变频调速控制。实际应用表明

 

1带式输送机由于煤的重量各不相同输送量变化较大造成输送机的运行速率与煤输送量不平衡进而对机器造成损坏。

 

2采用模糊控制算法以带式输送机为控制对象设置对应的模糊规则并进行模糊推理将最终量化的结果与模糊进行对比得到控制变量最终实现运行速率与输送量的同比变化。当输送带上煤量少于输送带的总运载煤量时且输送带上煤量不变或有所减少时系统会对输送带进行减速当输送带上的煤量增加时系统会对输送带进行提速以此实现输送机的变频调速。

 

3设计的变频调速控制系统能根据负荷对电机转速和运行速率进行自动调节减轻对机器的损坏电耗同比下降20%左右使用效果显著。

 


 

联系电话:

18181587976 姚先生

地址:

四川省自贡市高新工业园区沿滩区龙乡大道13号

备案号:

蜀ICP备2023003741号-1  

 

添加微信好友,详细了解产品
使用企业微信
“扫一扫”加入群聊
复制成功
添加微信好友,详细了解产品
我知道了
咨询电话:18368849554 姚俊