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雙電機驅動立軸式沖擊破碎機的功率平衡調節方法及裝置(wss1)
2012年12月25日

    雙電機驅動立軸式沖擊破碎機的功率平衡調節方法及裝置
    本發明公開了一種雙電機驅動立軸式沖擊破碎機的功率平衡調節方法及裝置,屬于破碎機械;旨在提供一種雙電機驅動負載的功率平衡調節方法及裝置。其方法包括數據采集、數據處理、調節控制;數據采集包括電機的電流以及傳動皮帶的張緊力采集,數據處理包括計算兩臺電機功率的偏差率以及傳動皮帶張緊力的誤差,調節控制包括從電機的轉速和步進電機的轉速調節;其裝置包括破碎機、皮帶輪以及電機;主電機(1O)通過第一電流傳感器(11)與市電連接,從電機(4)通過第二電流傳感器(12)、變頻器(2)與市電連接,變頻器(2)以及兩電流傳感器與功率平衡控制器(3)電連接。本發明可廣泛用于采礦、水利和水泥等行業。   
    1.一種雙電機驅動立軸式沖擊破碎機的功率平衡調節方法,包括數據采集、數據處理、調節控制;其特征在于具體方法如下:1)數據采集,對主電機和從電機錠子一側的電流進行采集,與此同時對兩臺電機傳動皮帶松弛邊的張緊力進行采集;2)數據處理,以上述電流分別作為兩臺電機實際功率的近似值計算出兩臺電機功率的偏差率,與此同時計算出兩臺電機傳動皮帶張緊力的誤差;3)調節控制,通過變頻器調節從電機的轉速,使其跟隨主電機的機械特性保持兩電機功率平衡;與此同時,調節兩傳動皮帶的張緊力,直到兩條傳動皮帶的張緊力趨于一致。
    2.一種實現權利要求1所述的雙電機驅動立軸式沖擊破碎機的功率平衡調節方法的裝置,包括破碎機、安裝在該破碎機上的大皮帶輪、分別通過小皮帶輪和傳動皮帶共同帶動大皮帶輪轉動的兩臺電機;其特征在于:主電機(10)通過第一電流傳感器(11)與市電連接,從電機(4)通過第二電流傳感器(12)、變頻器(2)與市電連接,變頻器(2)以及上述兩電流傳感器分別與功率平衡控制器(3)電連接;在兩條傳動皮帶(9)的松弛邊各設有一套由步進電機(16)、與該電機連接的調節裝置(15)、設置在步進電機(16)上的測量裝置(14)、通過彈簧(13)與調節裝置(15)連接的張緊輪(6)構成的張力調節機構,兩套所述的張力調節機構之間通過張力控制器(17)電連接。   
    3.根據權利要求2所述的裝置,其特征在于:在第一電流傳感器(11)的前端設有軟啟動器(1)。 雙電機驅動立軸式沖擊破碎機的功率平衡調節方法及裝置技術領域:本發明涉及一種雙電機驅動負載的功率平衡調節方法,尤其涉及一種雙電機驅動立軸式沖擊破碎機的功率平衡調節方法;本發明還涉及一種實現該方法的裝置。
    背景技術:立軸式沖擊破碎機是破碎機械中一種新型的破碎設備,它具有能耗低、磨損件少、重量輕等特點;近年來,隨著“多破少磨”破磨理論的發展,立軸式沖擊破碎機在采礦、水利和水泥等行業得到了越來越廣泛的應用。立軸式沖擊破碎機的驅動形式主要有單電機驅動和雙電機驅動兩種,電機與負載之間采用皮帶傳動。目前,雙電機驅動的立軸式沖擊破碎機普遍沒有安裝功率平衡系統,主要存在以下問題:
    1.功率不平衡,即便是型號完全一樣的兩臺電機,由于制造上的原因,其機械特性往往也不完全相同。功率不平衡所造成的直接后果就是其中一臺電機容易產生過熱,而另一臺負載不足、功率沒有得到充分的發揮,從而導致機械設備工作效率低,電機使用壽命短,嚴重時還會造成電機燒毀。
    2.兩條皮帶張緊程度不一致會加大兩臺電機之間已經存在的功率不平衡程度。
    目前,在雙電機驅動的立軸式沖擊破碎機生產過程中,主要采取電機匹配的方法來解決上述問題,即盡量使同功率的兩臺電機具有接近的額定轉速;但這種方法不僅費工、費時,效果也不理想;而且還存在電機可互換性差等缺陷。
    發明內容:針對現有技術中存在的上述缺陷,本發明旨在提供一種雙電機驅動立軸式沖擊破碎機的功率平衡調節方法,它可實現共同驅動負載的兩臺電機能夠根據各自的額定功率等比例出力;本發明的另一個目的是提供一種實現該方法的裝置。
    為了實現上述目的,本發明的方法采用以下技術方案:它包括數據采集、數據處理、控制量輸出及控制;具體方法如下:
    1)數據采集,對主電機和從電機錠子一側的電流進行采集,與此同時對兩臺電機傳動皮帶松弛邊的張緊力進行采集;2)數據處理,以上述電流分別作為兩臺電機實際功率的近似值計算出兩臺電機功率的偏差率,與此同時計算出兩臺電機傳動皮帶張緊力的誤差;3)調節控制,通過變頻器調節從電機的轉速,使其跟隨主電機的機械特性保持兩電機功率平衡;與此同時,調節兩傳動皮帶的張緊力,直到兩條傳動皮帶的張緊力趨于一致。
    為了實現上述方法,本發明提供的裝置采用以下技術方案:它包括破碎機、安裝在該破碎機上的大皮帶輪、分別通過小皮帶輪和傳動皮帶共同帶動大皮帶輪轉動的兩臺電機;主電機通過第一電流傳感器與市電連接,從電機通過第二電流傳感器、變頻器與市電連接,變頻器以及上述兩電流傳感器分別與功率平衡控制器電連接;在兩條傳動皮帶的松弛邊各設有一套由步進電機、與該電機連接的調節裝置、設置在步進電機上的測量裝置、通過彈簧與調節裝置連接的張緊輪構成的張力調節機構,兩套所述的張力    調節機構之間通過張力控制器電連接。
    在第一電流傳感器的前端設有軟啟動器。
    與現有技術比較,本發明由于采用了上述技術方案,因此有效地保證了兩臺電機基本能夠根據各自的額定功率等比例出力,從而實現兩臺電機的功率平衡;其優點具體為:
    1.提高了設備的功率利用率和生產效率,降低了單位產品的生產能耗和生產成本;2.能夠隨設備參數的變化而適時自動調整,提高了設備運行的穩定性;3.延長了電機的使用壽命;4.由于對電機的額定轉速沒有特殊要求,因此當某臺電機發生故障后只需要更換一臺同類電機,而不再需要進行電機匹配,從而提高了電機的可互換性,減少了設備維修時間。
    附圖說明:
    圖l是本發明的結構示意圖;圖2是圖1中的A向視圖;圖3是本發明功率平衡控制器的結構框圖。
    圖中:軟啟動器1  變頻器2  功率平衡控制器3  從電機4  小皮帶輪5  張緊輪6  大皮帶輪7  破碎機8  傳動皮帶9  主電機1 0第一電流傳感器11  第二電流傳感器12  彈簧13  測量裝置14  調節裝置15  步進電機16  張力控制器l7  比較器l8  微分器19模糊控制器20  PID控制器21    明:
    具體實施方式:下面結合附圖和具體的實施例對本發明作進一步說在圖l~3中,本發明所提供的方法包括數據采集、數據處理、控制量輸出及控制;具體方法如下:
    1)將主電機10與市電接連、將從電機4通過變頻器2與市電連接,主電機l0由市電直接供電、從電機4通過變頻器2供電;在兩臺電機傳動皮帶9的松弛邊各設置一套包括有測量裝置14、調節裝置15、步進電機l6的張力調節機構。
    2)數據采集,利用安裝在主電機l0和從電機4錠子一側的第一電流傳感器11采集兩臺電機的電流;與此同時,利用兩個測量裝置l4采集兩臺電機傳動皮帶9松弛邊的張緊力。
    3)數據處理,比較器l8計算出兩電機之間的電流誤差以及兩電機之間的電流誤差變化率,模糊控制器20根據電流誤差以及電流誤差變化率近似地計算出兩臺電機功率的偏差率;與此同時,張力控制器17計算出兩臺電機傳動皮帶9張緊力的誤差。
    4)調節控制,PID控制器21根據兩臺電機功率的偏差率計算出控制量,然后向變頻器2輸出該控制量,變頻器2調節從電機4的轉速使其跟隨主電機l0的機械特性保持兩電機按功率平衡條件運行;與此同時,張力控制器l7根據張緊力的誤差并按照張力平衡條件計算出控制量,然后向設在兩條傳動皮帶9松弛邊一側的兩臺步進電機l6中的任意一臺發出一個步進指令,該步進電機通過調節裝置1 5調節傳動皮帶9的張緊力直到兩條傳動皮帶9的張緊力趨于一致。
    主電機的實際功率為主電機的額定功率;從電機的實際功率,從電機的額定功率;本發明所提供的裝置結構如圖l~3所示:主電機1 0和從電機4分別通過一個小皮帶輪5和一根傳動皮帶9共同帶動安裝在破碎機8上的大皮帶輪7轉動;主電機l0通過第一電流傳感器11與市電直接連接,從電機4由與市電連接的變頻器2供電,變頻器2與從電機4之間接有第二電流傳感器12;變頻器2以及上述兩電流傳感器分別與功率平衡控制器3電連接。為了避免在電機啟動時產生電流沖擊,在第一電流傳感器11的前端設有軟啟動器1。功率平衡控制器3由模糊控制器20、PID控制器21、比較器18、以及微分器l9構成。由于在工作一段時間后皮帶9的張緊程度會發生變化,為了消除兩根傳動皮帶9因張緊程度不一致而造成對兩臺電機功率平衡的影響,在兩根傳動皮帶9的松弛邊還各設置一套張力調節機構;該機構由調節裝置15、驅動該調節裝置的步進電機16、設置在該步進電機上的測量裝置14、通過彈簧l3與調節裝置15連接的張緊輪6構成,兩步進電機16之間以及兩測量裝置14之間通過張力控制器17電連接。
    在上述實施例中,主電機10和從電機4均為鼠籠式交流電機,破碎機8為立軸式沖擊破碎機,測量裝置14為壓力傳感器。
    工作原理:兩個電流傳感器分別將從主電機l0和從電機4定子一側檢的電流作為兩電機的功率近似值傳送給功率平衡控制器3,該平衡控制器以功率平衡系數為功率平衡條件進行比較;當出現偏差時,通過不斷調節從電機4的轉差率而改變從電機4的機械特性,使其跟隨主電機10的機械特性運行,從而實現功率平衡。
    張緊輪6由彈簧13提供比較穩定的張緊力,兩測量裝置14將檢測到的壓力信號適時地傳送給張力控制器17,張力控制器17將所述的兩壓力信號進行比較后向其中一個步進電機16發出一個步進指令,步進電機16動作并通過調節裝置l5將角位移轉換直線位移,從而通過改變彈簧13的壓縮量來達到調整主、從電機皮帶張緊程度一致的目的。

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