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矿用带式输送机外转子永磁同步电机直驱控制系统

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矿用带式输送机外转子永磁同步电机直驱控制系统

作者：马永旺安徽理工大学

学位级别：硕士

矿用带式输送机是一种输送距离长、带载量大、连续输送的煤炭高效开采机电一体化设备,被广泛应用于高产高效的矿井中。目前的矿用带式输送机多采用大功率异步电动机配合减速机、液力耦合器的驱动方式,但存在的传动效率低、占地空间大、... 详细信息

矿用带式输送机是一种输送距离长、带载量大、连续输送的煤炭高效开采机电一体化设备,被广泛应用于高产高效的矿井中。目前的矿用带式输送机多采用大功率异步电动机配合减速机、液力耦合器的驱动方式,但存在的传动效率低、占地空间大、带载起动难等问题。据此本文提出了一种基于外转子永磁同步电机直驱的矿用带式输送机及其控制系统,以外转子永磁同步电机直驱滚筒驱动带式输送机运行,替代传统的驱动结构,达到省去液力耦合器,提高传动效率的目的。本文具体的研究工作如下。首先,对外转子永磁同步电机直驱方式与传统驱动结构进行了对比分析,通过分析外转子永磁直驱的优势及特性,再结合矿用带式输送机的动力学模型,得出了矿用带式输送机对驱动电机的要求,以及基于外转子永磁同步电机驱动的矿用带式输送机S型起动速度曲线;其次,根据坐标变换的原理,建立了基于d-q旋转坐标系下的外转子永磁同步电机动态数学模型,根据矿用带式输送机需要低速大转矩的驱动特性,提出了适用于低速运行工况且i=0的磁场定向控制策略。考虑到矿下恶劣的工作环境不便于安装位置与速度传感器,以及电机低速时难以测量转子信息等因素,引入基于扩展卡尔曼滤波算法来精确估算转子位置及速度,调速系统采用空间矢量脉宽调制控制策略,实现了无位置传感器的永磁同步电动机调速控制。最后,基于Matlab/Simulink平台上搭建了外转子永磁同步电机直驱滚筒仿真模型,验证了直驱调速系统起动稳定、鲁棒性好和转矩响应快的特性。通过硬件设计和实验平台的搭建,进一步实验验证了矿用带式输送机外转子永磁同步电机直驱调速系统具有良好起动性能和带负载能力,可以满足矿用带式输送机低速大转矩的要求,并极具有良好的推广应用前景。图[43]表[9]参[74]

关键词：矿用带式输送机外转子永磁同步电机扩展卡尔曼滤波磁场定向控制

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矿用带式输送机直驱调速控制策略研究

机械管理开发 2023年第6期38卷 196-198页

作者：邓永胜山西焦煤西山煤电斜沟煤矿山西太原030024

针对传统带式输送机驱动方式存在的传动系统结构复杂、机械效率低、噪声大、耗能较高等问题,通过对带式输送机驱动形式进行分析,提出了一种矿用带式输送机永磁直驱调速系统,省去了电动机、减速器和制动器等部件,直接将电能转变为机械能... 详细信息

针对传统带式输送机驱动方式存在的传动系统结构复杂、机械效率低、噪声大、耗能较高等问题,通过对带式输送机驱动形式进行分析,提出了一种矿用带式输送机永磁直驱调速系统,省去了电动机、减速器和制动器等部件,直接将电能转变为机械能,减少了机械损耗、降低了故障率和维修率,并对直驱系统控制策略进行研究得出带式输送机启动性能更好,系统的运行更加稳定。现场应用表明,该系统的总传动效率达到了93%,综合节能效果提高了25%,每年可节省企业成本约180万元,取得良好的应用效果和经济效益,非常具有应用和推广价值。

关键词：矿用带式输送机驱动方式永磁直驱经济效益

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矿用带式输送机故障监测与诊断系统设计

陕西煤炭 2023年第4期42卷 120-123,135页

作者：吴云雁潞安化工集团常村煤矿山西长治046000

矿用带式输送机故障停机将严重影响煤炭安全高效开采。考虑到矿用带式输送机长期在高速、重载工况下运行,故障频率高,人工巡检难度大,基于C/S结构和B/S结构设计了具备面向用户和企业的远程故障监测与诊断系统。针对潞安化工集团下属煤... 详细信息

矿用带式输送机故障停机将严重影响煤炭安全高效开采。考虑到矿用带式输送机长期在高速、重载工况下运行,故障频率高,人工巡检难度大,基于C/S结构和B/S结构设计了具备面向用户和企业的远程故障监测与诊断系统。针对潞安化工集团下属煤矿使用的长距离大运量带式输送机中故障发生频率较高的轴承,提出应用本质安全型振动监测分析仪和温度巡检仪监测各轴承的温度与振动情况,对建立故障监测系统所涉及的关键零部件进行了选型,并详细介绍了带式输送机故障监测与诊断系统的功能和特点。该系统的设计与选型,为解决实际工程问题和煤矿智能化建设提供了一种方案,有助于指导矿用带式输送机关键零部件的定期维修与更换。

关键词：矿用带式输送机故障诊断远程监测设备选型

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矿用带式输送机新技术应用前景分析

工矿自动化 2018年第4期44卷 34-39页

作者：肖华明孙士娇曹连民山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590 神华神东煤炭集团有限责任公司陕西神木719315

探讨了带式输送机智能自动化集中控制和无人值守技术、输送带防纵撕技术、节能降耗新技术、快速安装与回撤技术等新技术的引入和应用前景。从视觉功能、听觉功能和触觉功能3个方面阐述如何真正实现无人值守;介绍了一种新型矿用输送带纵... 详细信息

探讨了带式输送机智能自动化集中控制和无人值守技术、输送带防纵撕技术、节能降耗新技术、快速安装与回撤技术等新技术的引入和应用前景。从视觉功能、听觉功能和触觉功能3个方面阐述如何真正实现无人值守;介绍了一种新型矿用输送带纵向撕裂识别装置,该装置利用摄像机视频识别技术对输送带表面损伤进行实时识别和判断;分析得出以芳纶作为骨架材料的新型橡胶输送带、视频识别智能调速技术、低阻力不锈钢托辊的应用能够有效实现节能降耗;介绍了一种带式输送机无基础固定方式,实现了带式输送机的快速安装与回撤。矿用带式输送机新技术的应用将逐步实现高智能化集中自动控制、快速高效安装和回撤等功能,为煤矿实现安全高产高效打下坚实基础。

关键词：矿用带式输送机无人值守技术输送带防纵撕技术节能降耗技术橡胶输送带不锈钢托辊快速安装与回撤技术

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矿用带式输送机智能监控系统设计与研究

机械工程与自动化 2022年第4期 183-185页

作者：宋凯晋能控股集团晋城煤炭事业部长平公司山西晋城048000

针对传统煤矿带式输送机监控系统监测量不全、监测精度低、通讯实时性较差等问题,在对某煤矿皮带机监测点及控制量分析的基础上,针对性地设计了一套基于PLC及工业以太网+RS485组合通信网络架构的矿用带式输送机智能监控系统,在对带式输... 详细信息

针对传统煤矿带式输送机监控系统监测量不全、监测精度低、通讯实时性较差等问题,在对某煤矿皮带机监测点及控制量分析的基础上,针对性地设计了一套基于PLC及工业以太网+RS485组合通信网络架构的矿用带式输送机智能监控系统,在对带式输送机跑偏、撕裂、超温、堆煤故障及电机、传动机构等部件运行状态实时监测的同时,可实现数据的高速灵活传输,有效提高了煤矿带式输送机运输效率及安全性。

关键词：矿用带式输送机监控系统硬件软件

矿用带式输送机双电动机传动同步控制策略研究

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工矿自动化 2018年第6期44卷 70-74页

作者：王华平中煤科工集团常州研究院有限公司江苏常州213015 天地(常州)自动化股份有限公司江苏常州213015

针对传统基于电流差闭环的双电动机传动同步控制策略存在转矩、转速不同步,且未考虑双电动机系统受到负载干扰后产生的机械扭振问题,以矿用带式输送机双电动机传动系统为研究对象,提出了一种基于转速差闭环的双电动机传动同步控制策略... 详细信息

针对传统基于电流差闭环的双电动机传动同步控制策略存在转矩、转速不同步,且未考虑双电动机系统受到负载干扰后产生的机械扭振问题,以矿用带式输送机双电动机传动系统为研究对象,提出了一种基于转速差闭环的双电动机传动同步控制策略。利用2台电动机的转速误差对电动机的电流信号进行补偿,当存在转速误差时,通过调整2台电动机的电流(转矩)进而调整转速,确保转速时刻保持同步;针对双电动机传动系统因负载扰动产生的机械轴扭振角,提出了一种扭振抑制策略,通过合理配置扭振角方程以保证扭振角呈现快速衰减振荡趋势,达到良好的扭振抑制效果。Matlab/Simulink仿真结果证明了该控制策略的可靠性。

关键词：矿用带式输送机双电动机传动同步控制扭振抑制电流差闭环转速差闭环

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矿用带式输送机用永磁同步电机控制器研究

矿用带式输送机用永磁同步电机控制器研究

作者：赵尚上中国矿业大学

学位级别：硕士

带式输送机是当今世界单位运费最低廉的散状物料运输设备,在采矿、冶金、物流输送等行业中应用广泛。本文对矿用带式输送系统用电机驱动系统为研究对象,采用基于三电平大功率防爆变频器驱动的永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法,以... 详细信息

带式输送机是当今世界单位运费最低廉的散状物料运输设备,在采矿、冶金、物流输送等行业中应用广泛。本文对矿用带式输送系统用电机驱动系统为研究对象,采用基于三电平大功率防爆变频器驱动的永磁同步电机无位置传感器矢量控制方法,以高效率、高可靠性、低开关损耗为主要设计目标。本文对矿用带式输送机调速系统的数学模型、大功率三电平防爆变频器热分析、热损耗优化脉冲宽度调制（Pulse-Width Modulation,PWM）与大功率永磁同步电机的全速域无位置传感器控制进行了深入研究,最后给出了矿用带式输送机电机驱动系统的设计方案并进行了实验验证。论文首先建立了矿用带式输送机调速系统的数学模型,分析了矿用带式输送机的运行特性与S形曲线起动的方式,研究了三电平防爆变频器的拓扑结构与工作原理。论文建立了永磁同步电机的数学模型,并在此基础上分析了永磁同步电机运行中满足的约束以及运行曲线。大功率三电平防爆变频器的主电路处于封闭的环境,功率开关器件的热损耗优化问题成为系统可靠运行的关键。根据变换器的换流回路,本文详细分析了大功率三电平防爆变频器功率开关器件的损耗模型,并研究了大功率三电平防爆变频器的热损耗优化PWM（Heat Losses Optimized PWM,HLO-PWM）方法。针对传统不连续PWM（Discontinuous PWM,DPWM）方法计算复杂与无法实现开关损耗的全局优化问题,所研究的HLO-PWM通过向三相正弦调制波中注入零序分量,并根据负载功率因数定位参考信号的非开关钳位区域,可在任意功率因数与调制系数的情况下实现开关损耗的最小化。结合矿用带式输送机的运行工况,研究了一种基于脉冲电压注入法的初始位置检测方法,利用内埋式永磁同步电机的凸极与饱和效应,可实现精确的转子初始位置估算。针对采用传统恒流源起动（Constant current with variable frequency startup,I/F）控制中存在的起动转矩控制不精确、起动速度慢与起动耗能大等问题,研究了一种基于高频脉振电压注入方法的矿用带式输送机的起动控制方法,通过充分利用电机转子的位置信息可实现了矿用带式输送机的高性能起动控制。针对传统滑模观测器的永磁同步电机无位置控制系统采用的低通滤波器引起转子位置估算相位延时以及固有的抖振问题,研究了基于二阶滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方法,能够有效减小系统抖振并消除滤波器相位延时。针对二阶滑模观测器的稳定条件随着电机运行工况发生改变的问题,设计了一种参数自适应率,以实现滑模增益的在线自调节。论文最后结合矿用隔爆皮带机应用场合,依据相关国家标准要求,基于热损耗优化PWM调制策略以及永磁同步电机全速域无传感器控制策略,完成样机试制以及相关性能实验。该论文有图76幅,表8个,参考文献107篇。

关键词：矿用带式输送机三电平防爆永磁同步电机

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矿用带式输送机纠偏系统应用分析

机械管理开发 2023年第9期38卷 255-257页

作者：李蔚山西焦煤集团有限责任公司山西太原030024

基于煤矿带式输送机在运输过程中频繁出现跑偏现象,严重制约着采掘工作面安全高效运输的问题,分析了矿用带式输送机跑偏受力情况、跑偏机理以及跑偏危害,并对传统防跑偏托辊进行优化,采用一套以电控纠偏为主、机械纠偏为辅的联合纠偏系... 详细信息

基于煤矿带式输送机在运输过程中频繁出现跑偏现象,严重制约着采掘工作面安全高效运输的问题,分析了矿用带式输送机跑偏受力情况、跑偏机理以及跑偏危害,并对传统防跑偏托辊进行优化,采用一套以电控纠偏为主、机械纠偏为辅的联合纠偏系统。分析了系统结构组成及工作原理,并通过在马兰矿10606工作面中DTL型带式输送机进行实际应用。应用效果表明:与传统纠偏托辊相比,新设计的纠偏系统自动化水平、纠偏效果好,投入使用后输送机跑偏事故率降低至5%以下,取得了显著应用成。

关键词：矿用带式输送机纠偏系统结构原理应用分析

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矿用带式输送机驱动装置优化设计

世界有色金属 2023年第13期 55-57页

作者：贺正程甘肃筑鼎建设有限责任公司甘肃嘉峪关735100

传统DTⅡ(A)型固定带式输送机在绿色智能化钢铁企业原料场运输工艺中存在驱动装置占地面积大、抗冲击性差、使用寿命较短以及维护成本高问题,设计了一种矿用新型矿用带式输送机的驱动装置,阐述了驱动装置设计选型过程,对电动机、减速器... 详细信息

传统DTⅡ(A)型固定带式输送机在绿色智能化钢铁企业原料场运输工艺中存在驱动装置占地面积大、抗冲击性差、使用寿命较短以及维护成本高问题,设计了一种矿用新型矿用带式输送机的驱动装置,阐述了驱动装置设计选型过程,对电动机、减速器和联轴器的选型进行详细对比,并对其优化组合,实际运用结果表明该种驱动装置占地面积小、运行稳定、维护成本低,能够带来经济效益值得进行推广使用。

关键词：矿用带式输送机驱动装置运行稳定