1、概述
在大功率
帶式輸送機(jī)中，通常使用多臺(tái)可控起動(dòng)裝置來(lái)避免單臺(tái)可控起動(dòng)裝置因功率過(guò)大而引發(fā)的諸多問(wèn)題。但采用多臺(tái)可控起動(dòng)由于可控起動(dòng)單元中每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的外特性不同，以及受設(shè)備制造和安裝誤差、輸送帶伸長(zhǎng)率不同以及載荷變化等因素的影響，往往會(huì)造成電動(dòng)機(jī)負(fù)載功率的失衡，引起帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率不平衡。
2、功率平衡方法
目前，帶式輸送機(jī)通常采用的幾種功率平衡方法都是根據(jù)輸送機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置之間的聯(lián)接方式來(lái)確定的，其聯(lián)接方式大致可分為：①電動(dòng)機(jī)與減速器直接聯(lián)接；②電動(dòng)機(jī)與減速器采用液力偶合器聯(lián)接；③電動(dòng)機(jī)與減速器采用液粘軟起動(dòng)裝置聯(lián)接的方式。
上述3種聯(lián)接方式在實(shí)際應(yīng)用中各具特色：
(1)直接聯(lián)接方式
其形式為：電動(dòng)機(jī)-高速軸聯(lián)軸器一制動(dòng)器-減速器．低速軸聯(lián)軸器．驅(qū)動(dòng)滾筒。
這種驅(qū)動(dòng)方式，一般采用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)功率平衡。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)精確、可靠性高、價(jià)格合理，是目前普遍使用的一種功率平衡方法，但缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)不能空載啟動(dòng)、控制比較復(fù)雜、使用維護(hù)要求高、對(duì)環(huán)境的溫度與清潔度要求高；由于變頻器整形出的波形具有不同頻率的諧波，因此反饋的電流會(huì)對(duì)供電電網(wǎng)產(chǎn)生干擾；另外，中、大功率變頻控制器目前也尚無(wú)煤礦井下下井許可證。
(2)采用液力偶合器聯(lián)接的方式
其形式為：電動(dòng)機(jī)一高速軸聯(lián)軸器．液力偶合器．帶制動(dòng)輪聯(lián)軸器（含制動(dòng)器）．減速器。低速軸聯(lián)軸器．驅(qū)動(dòng)滾筒。
這種驅(qū)動(dòng)方式，功率平衡過(guò)程如圖1所示。
采用調(diào)速型液力偶合器實(shí)現(xiàn)多電機(jī)功率平衡主要是通過(guò)電流控制的。圖l中，控制機(jī)通過(guò)帶電流檢測(cè)的真空磁力啟動(dòng)器將采集到的各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電流值經(jīng)電源繼電器箱向伺服電動(dòng)執(zhí)行器發(fā)出控制指令，控制液力偶合器勺桿的拉出和推入，以調(diào)節(jié)液力偶合器工作室的油量，實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的調(diào)節(jié)，達(dá)到多電機(jī)功率平衡的效果。
這種功率平衡方式，工作原理簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便，因而在工程中運(yùn)用較為廣泛。但其控制精度不高，響應(yīng)速度較慢，這是由于液力偶合器機(jī)械特性所致，因此這種方式一般僅用于單臺(tái)電機(jī)功率≤500kW的帶式輸送帶中，當(dāng)單臺(tái)電機(jī)功率>500 kW時(shí)，就無(wú)法在空間狹窄的順槽輸送機(jī)上使用。因此對(duì)于煤礦井下大功率、高運(yùn)量、長(zhǎng)距離的帶式輸送機(jī)，多采用液粘軟起動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速和功率平衡。
(3)采用液粘軟起動(dòng)裝置聯(lián)接方式
其形式為：電動(dòng)機(jī)．高速軸聯(lián)軸器·液粘軟啟動(dòng)裝置．低速軸聯(lián)軸器．驅(qū)動(dòng)滾筒。
1)液粘軟起動(dòng)裝置工作原理
圖2為液粘軟起動(dòng)裝置的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，由行星齒輪、減速器、摩擦片離合器、液壓控制系統(tǒng)等組成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)齒輪減速，驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪，再由太陽(yáng)輪驅(qū)動(dòng)三個(gè)行星輪，并帶動(dòng)內(nèi)齒圈旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，與輸出軸為一體的行星架不轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)環(huán)形油缸的壓力增加時(shí)，離合器的動(dòng)靜摩擦片相互作用產(chǎn)生油膜剪切力，內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速隨剪切力的增大而減小，通過(guò)調(diào)節(jié)環(huán)形油缸上的壓力來(lái)改變輸出軸的速度，達(dá)到可控調(diào)速的作用。
2)液粘軟起動(dòng)裝置功率平衡方法
液粘軟起動(dòng)裝置不僅可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速，還可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的功率平衡，其功率平衡的調(diào)節(jié)是通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
當(dāng)兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接兩臺(tái)調(diào)速裝置時(shí)，其調(diào)節(jié)控制過(guò)程如圖3所示。
圖3中，一臺(tái)為主驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，另一臺(tái)為從動(dòng)驅(qū)動(dòng)，控制信號(hào)包括：速度PID（比例+積分+微分），加速度PID回路，壓力PID回路及功率PID回路。功率PID回路是用做多臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置的功率平衡。主從動(dòng)負(fù)載功率平衡的方法是：通過(guò)速度和加速度的PID回路以及壓力PID回路使輸出軸實(shí)現(xiàn)給定的速度和加速度的曲線，而功率PID回路主要用于調(diào)整從動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率的作用，即：當(dāng)從動(dòng)電動(dòng)機(jī)電流小于主動(dòng)電流時(shí)，增加從動(dòng)液粘離合器的壓力；當(dāng)從動(dòng)電動(dòng)機(jī)電流大于主動(dòng)電動(dòng)機(jī)電流時(shí)，減小其液粘離合器的壓力。達(dá)到主從動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流盡可能相同，實(shí)現(xiàn)功率平衡。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)超過(guò)2臺(tái)時(shí)，若還依靠上述方法：即使從動(dòng)電機(jī)的電流跟隨主動(dòng)電機(jī)的電流變化，則會(huì)使從動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流調(diào)整量大，并引起整個(gè)電網(wǎng)的電流波動(dòng)。為解決上述問(wèn)題，現(xiàn)提出一種新的功率平衡方法，即平均電流功率平衡法，工作原理如圖
4、所示。
首先采集所有電動(dòng)機(jī)的電流，取它們的平均值，把每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電流與平均電流相比較，根據(jù)其差值分別調(diào)整對(duì)應(yīng)的液粘軟起動(dòng)裝置的離合器的壓力，以此改變液粘調(diào)速裝置的輸出扭矩，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)功率平衡。當(dāng)某一臺(tái)電動(dòng)機(jī)電流小于平均電流時(shí)，則按其差值增加與其對(duì)應(yīng)的液粘調(diào)速裝置離合器上的壓力；反之，當(dāng)大于平均電流時(shí)，則減小對(duì)應(yīng)的液粘調(diào)速裝置的離合器上的壓力，直至其電流值等于平均電流為止。采用此方法解決電動(dòng)機(jī)的功率平衡問(wèn)題，在陜西神華礦、淮南謝橋礦均取得了很好的效果。
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