多电机驱动带式输送机的传动控制

吴 敏

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳 110015）

0 引言

近年来人们对物资输送装置的性能提出了新的要求，使得多电机驱动带式输送机逐渐被广泛应用，如何实现输送过程中各电机功率的相对平衡，也成为相关技术人员研究的重点。

1 多电机驱动的带式传送机的传动控制原则

1.1 科学性原则

在对多电机驱动的带式输送机进行传动控制的过程中，相关人员应首先保证控制方案设计符合科学理论。要从科学性角度对传动控制的流程及传动过程可能出现的故障进行全方位考察，使传动控制方案过程符合自动控制系统相关理论知识。只有遵循这一原则，方案设计人员才能通过既有资源实现预定功能，真正推进带式输送机控制模式的优化升级。

1.2 实用性原则

对于多电机驱动的带式输送机的传动控制，目前在实际工作中已经有众多控制方案得以应用。首先需要相关技术人员在选择传动控制方案时应充分考虑自身输送机特点，选择与之相匹配的传动控制方案。同时，传动控制过程流程较多涉及环节及设备较多，需要相关人员对每一设备及过程的选择都要做到认真谨慎。再次，传动控制方案设计过程中，应使系统具备一定的自身容错能力，以实现外界因素对传动过程的干扰降至最低。最后，传动控制方案的设计还需秉持操作简便的原则，尽可能实现人工少操作甚至不操作即可使输送机完成其工作内容，使带式输送机实现自动化传动功能。

2 多电机驱动带式传送机特点及影响因素

2.1 特点分析

多电机驱动带式传输机作为一种传输装置，首先应满足与单电机驱动带式传输机类似的要求，如启动过程中负载的剧烈变化不会给皮带带来外力剧烈变化从而给皮带造成损坏等。同时还要解决自身的个性化问题，其中最重要的就是解决各电机运行同步性及负载平衡性问题。这一问题的解决在业内尚不够完善，因运行不同步或负载不平衡等问题造成电机或皮带损坏的事故时有发生。

2.2 静态因素

通过对实际过程的总结能够发现，影响多电机驱动带式输送机功率平衡性的静态因素主要有6点。①皮带与传送滚轴间的围包角。②皮带与传送滚轴间的摩擦因数。③电机的型号及与系统的适配性。④皮带输送机传动系统效率及传动比。⑤皮带自身弹性性能。⑥传送滚轴直径。上述这些因素均为在带式输送机设置前就应考虑的因素，对带式输送机的性能起着决定性作用。一旦在运行后发生有关上述问题的选择或调节问题，通常无法通过后期调节实现问题的有效弥补，只能通过返工重新搭设的方法予以解决。

2.3 动态因素

在带式输送机运行过程中，很多动态因素也会造成输送机功率不平衡的现象出现，具体有3种。①皮带输送机搭载物品后产生的阻力。②电机减速器输出的电磁转矩。③滚轴运行过程中残留污垢，如煤渣、煤泥等，使得滚轴直径发生变化。这些因素由于均产生于运行过程中，因而通过适当调节或修复即可有效排除其不利影响。

3 多电机驱动的带式输送机的传动控制方法

3.1 变频器控制的方法

为有效消除各电机启动不同步，负载不均衡的问题，采用变频器进行控制是一种较为可行的方法。图1所示的方法就是一种比较理想的利用矢量控制性变频器实现控制目的的方法。这一系统中，带式驱动机由2台电机予以控制，为保证2台电机转动速度相同，可利用皮带将2台电机连在一起，同时这种方法也使得观察人员通过观察皮带是否打滑即可及时了解2台电机转速相同与否，以便于及时进行相应维修。而这一系统实现电机负载平衡则依靠的是速度调节器这一元件，速度调节器通过给2个变频器输出相同的电流给定值使得2台电机的电流输入相同，从而实现电机的负载平衡。若在这一系统中采用四象限变频器，这一控制方案还可应用于上下传输式带式输送机中，当上下式带式输送机停止时，由于自身受重力作用，使得电机在这一过程中会将少量能量传回给变频器，变频器在接收能量后会反馈给供电系统，同时对电机发出制动指令使其停止。

3.2 固态软启动器控制的方法

固态软启动控制方法输出信号部件使用的材料主要为可控硅，对其导通角参数进行控制即可实现调节系统输出电流的目的。这里可介绍一种采用固态软启动器控制方法的3电机带式传输机的控制方案。

图1 双电机驱动带式输送机变频器控制方案

系统中的3台电机采用同一型号，因而电气参数、机械性能均相同。系统中还用一个测速机，其作用是通过输出频率随速度变化的脉冲信号准确反应电机速度，由于这一信号的形式与软启动器可识别的信号形式不符，所以将这一信号传送至频率电压变换器中，这一元件能够将脉冲信号转化为电压或电流信号，通过其输出的信号传送到软启动器即可被识别。类似地在3台电机的末端分别加装测速机，再将信号分别传至3台频率电压变换器中也可实现同样效果。这一控制过程形成了一个闭环系统，能够有效实现将电机速度调节至预定速度的功能。当电机速度小于预定速度时，速度调节装置通过增大电流实现电机速度的增大。反之，电机速度大于预定速度时，速度调节装置通过减小电流实现电流速度的降低。

之所以在这一过程中将系统构成闭环系统，主要是为使各电机间电流分布较为均匀，使每一电机电流均小于其最大电流的30%，能使软启动器性能保持在一个相对稳定的状态。若不采用这一闭环系统，将会使各个软启动器间产生负载分配不均匀的现象，负载不均匀会使各个电机转动速度存在差异，有些负载过小的电机甚至会无法转动，这种现象轻则会使电机跳闸断电，重则会是连接电机的皮带被拉断。

3.3 输送机功率不平衡控制方法

（1）电机直联制动减速装置。这种方式通过高速联轴器的连接将电机与制动减速装置连为一体，通过变频器的作用实现功率平衡。这种方法的优势在与操作简单、功率调节精准、适用电机种类多等优势，但其不足之处也同样明显，如电机不可在空载状态下启动、运行环境限制较多、维护工序复杂等，因而在环境较为恶劣的矿井等区域不宜使用。

（2）液力耦合器连接方式。这种方式通过高速联轴器将电机与液力耦合器相连，随后将联轴器与减速器相连并将这一系列结构最终连接到传动滚轴中。这一方式首先対系统内各电机的电流大小进行检测，在将数据传至控制系统，随后又控制系统根据电机电流情况向液力耦合器发出指令，操作减速器通过调节滚轴转速完成对电机电流的均匀分配，从而实现各电机功率的平衡。因此，这一方式实现平衡主要是通过调节电流方式的方式完成。这种方式具有使用场所灵活、维护工序简单等优势，但这一方法功率调节准确性较差，且过程响应时间较长，因而目前只在长距离、大货物运输量或上下模式带式输送机中有所应用。

（3）液黏软启动装置连接方式。这一方式采用了一种液黏软启动装置代替上述模式中的制动减速装置，这种装置实现电机功率平衡调节的方法是通过调节装置内部开合装置压力大小实现对每台电机电流值得以均匀分布，进而完成输送机功率平衡的调节。这种方式检测电流是否平衡采用的是比对法，系统会预先根据电机性能计算出功率平衡状态下标准电流值，随后与电机实际电流值进行对比，通过对这一差值进行计算并转化为电压信号，将其传送至液黏软启动装置这一装置即可根据信号强弱对其内部开合装置压力进行适当调节，实现对电机输出扭矩的调节，从而完成对电流平衡的调节。因为目前实际应用的带式输送机大多由多个电机进行驱动，使得这一方式的优势逐渐凸显，因而应用频率较高。

在电流比较这一过程中，近些年取得突破性发展的PLC（可编程逻辑控制器）技术有着较强的应用意义，并已经在很多输送机传动控制实例中取得较好的实用效果。其通过在电流比较步骤中加装PLC模块的形式，将电流比较过程转化为程序语言输入至PLC中。这样在进行电流比较时只需对该程序进行触发即可完成电流值的比较，随后在直接将比较结果转化为液黏软装置可识别的信号类别，实现对其的有效控制。应用PLC不仅省去了原有信号转化过程，提高了功率平衡调节效率，还能有效提高电流对比的精度，实现功率调节精确性的进一步优化，因而成为未来液黏软启动装置连接方式发展的重点方向。

4 结束语

多电机驱动的带式传输机作为工业发展及物质输送性能要求提高背景下的必然产物，相关技术人员应做好对其性能的不断优化，要在过程中兼顾设计方案的科学严谨性与实用性，使传动控制方式真正起到提升带式输送机性能的作用，为各类工业生产中的物资输送提供便利，促进我国工业生产整体水平的提高。