带式输送机驱动方式的优化设计
来源：未知
发布日期：2019-10-21 17:49【大 中 小】
引言
带式输送机作为运输综采工作面煤炭、矸石等 物料到地面的关键设备，其运行的稳定性和可靠性 直接决定整个综采工作面的开采效率。此外，为了满 足长距离、大运量等不同的运输条件的输送要求， “绿色生产、节能减排”的理念已经深入煤矿生产中， 同时也对带式输送机的驱动方式提出了更高的要 求。传统带式输送机采用工频驱动、液力耦合器的传 动方式，在驱动运行时存在效率低、功率不平衡以及 冲击大等问题，无形中增加了带式输送机的运维成 本和时间，降低了综采工作面的生产效率。为解 决上述问题，本文将对带式输送机的驱动方式进行优化设计。
1 现状分析 经
研究可知，传统带式输送机所采用的驱动方 式为“异步电机 + 减速器”的组合，近年来变频技术 得到了飞速的发展，异步电机由于其结构简单、坚固 耐用等特点被广泛应用，但是，在实际运行中需要无 功电场来建立磁场能量转换的媒介，使得异步电机 的额定负载功率普遍维持在 0.7~0.9 之间。加之，异 步电机在实际运行中存在转差损耗和各次谐波损耗 的问题，使得其效率更低。 异步电机的不足，导致传统带式输送机仅依靠 异步电机的驱动方式无法完成大负载驱动的任务， 还需减速机和滚筒的配合使用才能够满足实际生产 的需求。尽管如此，异步电机 + 减速机 + 滚筒的传 统驱动方式的效率普遍只有 0.6，造成了电能的消耗 和浪费。 经调研可知，外转子永磁同步电机能够解决异 步电机在运行期间需要无功电场来建立磁场的问 题。因此，外转子永磁同步电机在某些行业替代异步 电机的使用，大大提升了设备的效率。故，针对带式 输送机传统驱动方式效率低的问题，本文将通过采 用“永磁同步电机 + 减速机”的组合解决，并对该种 驱动方式的相关硬件及控制器进行设计。
2 带式输送机节能驱动控制器的设计
综采工作面煤炭生产及带式输送机的工作过程 相对复杂，且其负载和环境参数处于动态变化的过 程。此外，带式输送机在实际运行过程中存在较大的 容量滞后性，且所运送煤矿或矸石的量变化幅度较 大。目前，应用于煤矿各类设备最为广泛的控制器为 PID 控制器。PID 控制器主要包括有积分、微分以 及比例三个环节，该控制器具有结构简单、实现简单 等优势。但是，经实践表明 PID 控制器应用于带式输 送机的驱动控制时无法满足现场大滞后性的特点。 因此，采用传统 PID 控制对带式输送机的控制其稳 定性和精度很难保证。
3 带式输送机节能调速系统硬件设计
鉴于带式输送机在综采工作面实际运行过程中 的负载和环境参数处于动态变化状态，且存在较大 的滞后性。上述情况不仅对带式输送机驱动系统的 带式输送机驱动方式的优化设计 王海栋 （西山煤电集团官地煤矿， 山西 太原 030023） 摘 要：针对带式输送机传统异步电机驱动方式效率低的问题，提出采用永磁同步电机 + 无模型自适应控制器 的带式输送机驱动方式的优化思路，完成该驱动方式下的控制器及主要硬件的选型，最终验证该节能驱动方式 的性能，为实现综采工作面的节能减排奠定基础。 关键词：带式输送机 驱动 优化 节能 无模型自适应 中图分类号：TH222 文献标识码：A 文章编号：1003-773X（2019）10-0221-02 DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2019.10.093 总第 198 期 2019 年第10 期 机械管理开发 MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT Total 198 No.10，2019 收稿日期：2019-09-12 作者简介：王海栋（1988—），男，本科，毕业于长沙理工大学机械 设计制造及其自动化专业，机电助理工程师。 图 1 无模型自适应控制器结构示意图 h（' k+1） h（k） h（k-1） u（k-2） h（k） u（k-1） u（k） 渍（k） h（k+1） z -1 z -1 z -1 z -1 z -1 驻渍 赞（k-1） MFAC Plant Estimator 自动化技术与设计 网络出版时间：2019-10-15 15:18:03 网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/14.1134.TH.20191015.1131.093.html 控制器提出了更高稳定性和可靠性的要求，也对驱 动系统的相关硬件提出了新的要求。 带式输送机节能调速系统的硬件主要包括有主 电路、控制电路、驱动电路、保护电路以及检测电路 等[5]。本文着重对主电路中的主要硬件（功率开关器 件和熔断器）进行选型设计。
结语
在当今“绿色生产、节能减排”政策的号召下，煤 矿综采工作面各大型机电设备的节能运行为大势所 趋。传统带式输送机采用异步电机的驱动方式效率 较低，造成极大的电能浪费。本文提出采用永磁同步 电机替换异步电机的思路，实现对带式输送机驱动 方式的优化设计，并基于无模型自适应控制理论设 计该驱动方式下的控制器。经仿真分析可知，无模型 自适应控制器的相应速度及最终控制精度均优于传 统 PID 控制器。
