本文關鍵詞：下運帶式輸送機能量回饋與安全制動技術的研究

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【摘要】：帶式輸送機是煤礦生產過程中重要的運輸設備,由于其有著較強的輸送能力及能連續(xù)運輸?shù)葍?yōu)點被廣泛使用。隨著煤炭的深入開采和采礦技術的不斷更新,高速、長距離、大傾角的下運帶式輸送機的應用也越來越多。下運帶式輸送機運行工況特殊,當物料下滑力大于運行阻力時,驅動電機常處于發(fā)電工作狀態(tài),并且其制動能量較大,若制動不當,非常容易引起安全事故,這對下運帶式輸送機制動系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求。長久以來,下運帶式輸送機的制動系統(tǒng)都是煤炭行業(yè)專家學者的研究重點,如何處理制動過程中的能量是需要研究的最根本問題。傳統(tǒng)的制動方式都是將制動能量轉化為制動系統(tǒng)的溫升等形式消耗掉,容易引起溫升過高和制動元件損耗等問題,并且白白浪費大量的能量,因此,研究一種可以實現(xiàn)下運帶式輸送機的安全制動并能有效回收制動能量的制動系統(tǒng)意義重大。本文以理論研究、仿真分析和試驗驗證相結合的方式,以四象限變頻器的應用來實現(xiàn)下運帶式輸送機的回饋制動為目的,結合對液壓軟制動系統(tǒng)的應用研究,實現(xiàn)下運帶式輸送機在安全運行的前提下盡可能多的回收制動能量,旨在提高煤炭企業(yè)的經濟效益,為下運帶式輸送機的制動系統(tǒng)研究提供一定的理論依據(jù)。在詳細分析了四象限變頻回饋系統(tǒng)的工作原理和控制方式的基礎上,基于變頻回饋時的能量轉換原理,得到了回饋過程中的能量轉化關系;建立了回饋系統(tǒng)在不同坐標系下的數(shù)學模型,應用前饋解耦和電流電壓雙閉環(huán)的控制策略來實現(xiàn)回饋過程中再生電能以單位功率因數(shù)回饋電網的目的,并在Simulink中搭建了能量回饋系統(tǒng)的仿真模型,對回饋控制的效果進行了仿真分析,證明了控制策略的正確性。為解決回饋制動系統(tǒng)在斷電時無法實現(xiàn)安全制動的問題,本文通過綜合分析下運帶式輸送機的運行特性和現(xiàn)有制動裝置特點,對不同工況下的制動策略進行了研究,提出了“回饋制動+液壓軟制動”的聯(lián)合制動方式,在重載制動工況下盡可能多的回收制動能量,同時降低電氣設備的損耗、提高效率。并提出了應用液壓軟制動來解決突然斷電時的安全停車問題。隨后,在Simulink和AMESim中對下運帶式輸送機兩種工況下的制動分別進行了仿真分析,揭示了回饋系統(tǒng)的制動控制規(guī)律。通過以上研究并結合實際工況,本文還組建了下運帶式輸送機模擬試驗臺,設計了回饋制動系統(tǒng)分別在空載和重載下的試驗,對這兩種負載狀態(tài)下的運行規(guī)律進行了實驗研究,并對回饋過程中的電流電壓進行了檢測。試驗結果表明:變頻系統(tǒng)對下運帶式輸送機的軟起動控制效果較好,并且在運行過程中有著較好的調速性能;變頻回饋技術在下運帶式輸送機的應用可以很好地解決制動過程的能量回饋問題,回饋時的功率因素高、諧波污染小,還證明了“回饋制動+軟制動”的必要性;液壓軟制動系統(tǒng)的應用也很好地實現(xiàn)了下運帶式輸送機的安全制動問題。
【關鍵詞】：下運帶式輸送機 能量回饋 安全制動 四象限變頻器
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH222
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究的背景與意義12-14
• 1.2 下運帶式輸送機制動技術研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 現(xiàn)有研究存在的問題15-16
• 1.4 本課題主要研究內容16-17
• 1.5 技術路線17
• 1.6 本章小結17-19
• 第二章 下運帶式輸送機變頻控制理論研究19-27
• 2.1 四象限變頻技術的研究19-24
• 2.1.1 四象限變頻器的工作原理20-22
• 2.1.2 四象限變頻器的調速控制方式22-24
• 2.2 回饋制動的實現(xiàn)條件和制動能量轉化的計算24-26
• 2.2.1 變頻回饋的條件24
• 2.2.2 回饋制動時能量轉化的計算24-26
• 2.3 本章小結26-27
• 第三章 制動能量回饋控制的實現(xiàn)及其仿真27-43
• 3.1 回饋系統(tǒng)工作原理及其數(shù)學模型27-31
• 3.1.1 回饋系統(tǒng)的工作原理27-28
• 3.1.2 能量回饋單元的數(shù)學模型28-31
• 3.2 回饋系統(tǒng)的控制研究31-33
• 3.3 SVPWM調制算法在回饋系統(tǒng)的應用33-36
• 3.4 能量回饋系統(tǒng)的Simulink仿真36-42
• 3.4.1 仿真說明36-37
• 3.4.2 系統(tǒng)建模與仿真分析37-42
• 3.5 本章小結42-43
• 第四章 下運帶式輸送機的運行特性與安全制動研究43-61
• 4.1 下運帶式輸送機運行工況分析43-46
• 4.1.1 下運帶式輸送機起動階段44
• 4.1.2 下運帶式輸送機穩(wěn)定運行階段44-45
• 4.1.3 下運帶式輸送機制動停車階段45-46
• 4.2 下運帶式輸送機制動系統(tǒng)的分析46-50
• 4.2.1 機械式制動裝置46-47
• 4.2.2 液壓式制動裝置47-48
• 4.2.3 液力制動系統(tǒng)48-49
• 4.2.4 電氣制動系統(tǒng)49-50
• 4.3 液壓輔助制動系統(tǒng)的研究50-52
• 4.3.1 液壓軟制動系統(tǒng)的工作原理50-51
• 4.3.2 液壓軟制動系統(tǒng)的數(shù)學模型51-52
• 4.4 各制動工況下的制動策略研究52-54
• 4.4.1 超速保護的制動策略52-53
• 4.4.2 正常停車制動的制動策略53
• 4.4.3 緊急停車或斷電工況的制動策略53-54
• 4.5 下運帶式輸送機各制動工況的仿真分析54-59
• 4.5.1 超速制動的仿真分析55-56
• 4.5.2 正常停車制動的仿真分析56-59
• 4.6 本章小結59-61
• 第五章 下運帶式輸送機能量回饋制動系統(tǒng)的試驗研究61-79
• 5.1 下運帶式輸送機試驗系統(tǒng)建立61-62
• 5.2 試驗系統(tǒng)的組成及其主要參數(shù)62-64
• 5.2.1 試驗系統(tǒng)的組成62-64
• 5.2.2 試驗系統(tǒng)的基本參數(shù)64
• 5.3 試驗內容64-65
• 5.4 檢測元件的選用65-69
• 5.5 模擬試驗結果及分析69-77
• 5.5.1 空載運行變頻制動試驗69-72
• 5.5.2 重載運行變頻制動試驗72-74
• 5.5.3 重載運行時的電流電壓檢測試驗74-76
• 5.5.4 斷電工況的制動試驗76-77
• 5.6 工業(yè)試驗研究77-78
• 5.7 本章小結78-79
• 第六章 結論與展望79-81
• 6.1 本文的研究結論79-80
• 6.2 研究展望80-81
• 參考文獻81-85
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文85-87
• 致謝87

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本文編號：903717