Синхронный электропривод ленточного конвейера и способ управления им



Синхронный электропривод ленточного конвейера и способ управления им
Синхронный электропривод ленточного конвейера и способ управления им
Синхронный электропривод ленточного конвейера и способ управления им

 


Владельцы патента RU 2606163:

Реутов Александр Алексеевич (RU)

Синхронный электропривод ленточного конвейера включает первый и последующие по ходу движения ленты приводные барабаны, соединенные муфтами с синхронными электродвигателями, отклоняющие барабаны, тормоза, систему управления частотой, напряжением и силой тока электропитания, датчики скорости ленты, которые установлены перед каждым приводным барабаном, и датчики натяжения ленты, которые установлены перед или за каждым приводным барабаном. Способ управления синхронным электроприводом ленточного конвейера включает замер скорости ленты перед приводными барабанами, силы натяжения ленты перед и за приводными барабанами, задание синхронных частот и крутящих моментов синхронных электродвигателей, синхронизацию изменения скорости вращения приводных барабанов так, что отношения синхронных частот синхронных электродвигателей остаются постоянными. Повышается эффективность работы привода ленточного конвейера. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к конвейерному транспорту, а именно к электрическим приводам ленточных конвейеров мощностью более 500 кВт.

Известен привод ленточного конвейера, содержащий два или три приводных барабана, валы которых посредством муфт и редукторов соединены с асинхронными электродвигателями [1]. Недостатками этого привода являются большие потери электроэнергии, существенно возрастающие при неполной загрузке асинхронных электродвигателей, а также использование громоздких дорогостоящих редукторов.

Известен ленточный конвейер, включающий несущую конструкцию, конвейерную ленту и приводное устройство конвейерной ленты [2]. Приводное устройство включает по меньшей мере один приводной барабан с приводным валом и один приводной синхронный электродвигатель переменного тока с питанием через преобразователь частоты с посторонним возбуждением. При этом приводной вал и приводной электродвигатель соединены друг с другом без редуктора с коаксиальным расположением ротора электродвигателя и приводного вала.

Отсутствие редуктора уменьшает габариты и массу электропривода. Недостатком данного синхронного электропривода ленточного конвейера является сильное скольжение и износ конвейерной ленты при использовании нескольких приводных барабанов.

Известен способ управления электроприводом ленточного конвейера, заключающийся в изменении скорости вращения приводного барабана согласно заданному режиму работы ленточного конвейера [3].

Данный способ не учитывает разницу скоростей вращения нескольких приводных барабанов, поэтому недостатком этого способа управления является сильное скольжение и износ конвейерной ленты на приводных барабанах.

Задачей изобретения является повышение эффективности электропривода ленточного конвейера.

Синхронный электропривод ленточного конвейера, включающий первый и последующие по ходу движения ленты приводные барабаны, соединенные муфтами с синхронными электродвигателями (СД), отклоняющие барабаны, тормоза, систему управления частотой, напряжением и силой тока электропитания.

Согласно изобретению система управления содержит датчики скорости ленты (ДСЛ), установленные перед приводными барабанами, датчики натяжения ленты (ДНЛ) установленные перед и за приводными барабанами, или только перед или только за приводными барабанами.

ДНЛ установлены парами перед и за приводными барабанами.

Способ управления синхронным электроприводом ленточного конвейера, включающий изменение скорости вращения и крутящих моментов приводных барабанов посредством изменения системой управления частоты, напряжения и силы тока электропитания СД.

Согласно изобретению ДСЛ замеряют скорость ленты перед приводными барабанами, ДНЛ замеряют силу натяжения ленты перед и за приводными барабанами, или только перед или только за приводными барабанами, система управления задает синхронную частоту ω1 СД, соединенного с первым по ходу движения ленты приводным барабаном

ω1=Vn/R1,

где Vn - номинальная скорость ленты, R1 - радиус первого по ходу движения ленты приводного барабана;

система управления задает синхронные частоты ωi СД, соединенных с последующими по ходу движения ленты приводными барабанами

ωi=Vi/Rii, i=2…n,

где n - количество приводных барабанов, Vi - скорость ленты перед i-м приводным барабаном, Ri - радиус i-го приводного барабана, Δi - допускаемое увеличение синхронной частоты i-го СД;

система управления задает крутящие моменты Mi СД,

Mi=0…1,0 Mimax, i=1…n,

где Mimax - предельно допустимый момент i-го приводного барабана;

система управления синхронизирует пуск, изменение скорости и остановку приводных барабанов так, что отношения синхронных частот СД

ωii+1 (i=1…n-1) остаются постоянными;

система управления останавливает СД, если сила натяжения ленты перед или за приводными барабанами выходит за допустимые границы и/или сила тока превышает допустимое значение.

На фиг. 1 изображена схема синхронного электропривода ленточного конвейера с двумя приводными барабанами;

на фиг. 2 - то же;

на фиг. 3 - схема взаимодействия ленты с барабанами.

Синхронный электропривод ленточного конвейера включает первый 1 и второй 2 по ходу движения ленты 3 приводные барабаны, соединенные муфтами с синхронными электродвигателями (СД) 4 и 5. Возможно применение СД 4 и 5 с установленными на роторах обмотками возбуждения или постоянными магнитами. Лента 3 огибает приводные барабаны 1 и 2, отклоняющие барабаны 6, 7. Приводные барабаны 1 и 2 соединены с тормозами и/или храповыми механизмами (на чертежах не показаны). Возможно соединение тормозов и/или храповых механизмов с отклоняющими барабанами 6, 7 (на чертежах не показано). Электропривод ленточного конвейера не содержит редукторы, поэтому скорости вращения приводного барабана 1 и ротора СД 4 одинаковы. Аналогично скорости вращения приводного барабана 2 и ротора СД 5 также одинаковы.

Система управления электроприводом содержит датчики скорости ленты (ДСЛ) 8 и 9, датчики натяжения ленты (ДНЛ) 10 и 11, блоки управления 12 и 13. Блоки управления 12 и 13 соединены с ДСЛ 8 и 9, с ДНЛ 10 и 11, например, кабелями 14 и 15 и с СД 4 и 5 кабелями 16. Блоки управления 12 и 13 регулируют напряжение, частоту, ток возбуждения электропитания СД 4 и 5 согласно заявляемому способу управления.

Если приводные барабаны 1 или 2 работают без пробуксовки, то скорость ленты 3 в точке набегания на приводной барабан 1 или 2 равна скорости поверхности приводного барабана 1 или 2, поэтому для управления СД 4 и 5 необходимо замерять скорость ленты 3 перед точками набегания на приводные барабаны 1 и 2. ДСЛ 8 и 9 установлены перед приводными барабанами 1 и 2.

ДНЛ 10 и 11 также установлены перед приводными барабанами 1 и 2. Возможно расположение ДНЛ 10 и 11 за приводными барабанами 1 и 2 (на чертежах не показано). Возможно расположение ДНЛ 10 перед приводным барабаном 1, а ДНЛ 11 за приводным барабаном 2 или наоборот (на чертежах не показано).

На фиг. 2 приведена схема синхронного электропривода ленточного конвейера с ДНЛ 10 и 11, установленными парами перед и за приводными барабанами 1 и 2. Установка двух ДНЛ 10 перед и за первым приводным барабаном 1 позволяет системе управления замерять силу натяжения ленты 3 перед и за приводным барабаном 1 и определять реализуемый первым приводным барабаном 1 крутящий момент M1. Установка двух ДНЛ 11 перед и за вторым приводным барабаном 2 позволяет системе управления аналогично определять реализуемый вторым приводным барабаном 2 крутящий момент М2.

Способ управления синхронным электроприводом ленточного конвейера реализуют следующим образом.

При работе конвейера ДСЛ 8 и 9 замеряют скорости V1 и V2 ленты 3 перед приводными барабанами 1 и 2. V1 - скорость ленты 3 перед первым приводным барабаном 1, V2 - скорость ленты 3 перед вторым приводным барабаном 2 (фиг. 3).

Если ДНЛ 10 и 11 установлены перед приводными барабанами 1 и 2 (фиг. 1), то ДНЛ 10 и 11 замеряют силу натяжения S1 и S2 ленты 3 перед приводными барабанами 1 и 2. S1 - сила натяжения ленты 3 перед первым приводным барабаном 1, S2 - сила натяжения ленты 3 перед вторым приводным барабаном 2.

Блок управления 12 задает синхронную частоту ω1 СД 4, соединенного с первым по ходу движения ленты 3 приводным барабаном 1,

ω1=Vn/R1 (рад/с),

где Vn - номинальная скорость ленты 3, R1 - радиус первого по ходу движения ленты 3 приводного барабана 1. При переходных режимах работы конвейера, например при пуске и остановке, блок управления 12 изменяет номинальную скорость Vn ленты 3 согласно принятой зависимости.

Сила натяжения S2 ленты 3 перед вторым приводным барабаном 2 меньше, чем сила натяжения S1 ленты 3 перед первым приводным барабаном 1, поэтому скорость V2 меньше V1. Для работы второго приводного барабана 2 без скольжения и интенсивного износа ленты 3 скорость вращения второго приводного барабана 2 должна быть согласована со скоростью V2 ленты 3.

Блок управления 13 задает синхронную частоту ω2 СД 5, соединенного со вторым по ходу движения ленты 3 приводным барабаном 2,

ω2=V2/R22 (рад/с),

где R2 - радиус второго приводного барабана 2, Δ2 - допускаемое увеличение синхронной частоты СД 5.

Использование допуска Δ2 на увеличение синхронной частоты ω2 упрощает регулирование СД 5, не допуская скольжения ленты 3 по поверхности второго приводного барабана 2. Величина допуска Δ2 зависит, в основном, от упругих свойств ленты 3 и поверхности второго приводного барабана 2.

Блоки управления 12 и 13 задают напряжение и/или ток возбуждения СД 4 и 5 так, чтобы крутящие моменты Μ1 и М2 СД 4 и 5 имели требуемые значения

M1=0…1,0M1max, M2=0…1,0M2max,

где M1max - предельно допустимый момент первого приводного барабана 1, M2max - предельно допустимый момент второго приводного барабана 2. Блоки управления 12 и 13 вычисляют значения предельно допустимых моментов M1max и Μ2max, используя значения силы натяжения S1 и S2 ленты 3 перед приводными барабанами 1 и 2

M1max=S1[1-exp(-μ1α1)]R1 (Н⋅м), M2max=S2[1-exp(-μ2α2)]R2 (Н⋅м),

где μ1 и μ2 - коэффициенты сцепления ленты 3 с приводными барабанами 1 и 2, α1 и α2 - углы охвата (рад) лентой 3 приводных барабанов 1 и 2, ехр(…) - экспоненциальная функция.

Если ДНЛ 10 и 11 установлены за приводными барабанами 1 и 2, они замеряют силу натяжения S1C и S2C ленты 3 за приводными барабанами 1 и 2. В этом случае блоки управления 12 и 13 вычисляют значения предельно допустимых моментов Μ1max и M2max, используя значения силы натяжения S1C и S2C ленты 3 за приводными барабанами 1 и 2

M1max=S1C[exp(μ1α1)-1]R1 (Н⋅м), M2max=S2C[exp(μ2α2)-1]R2 (Н⋅м).

Значения предельно допустимых моментов Μ1max и могут быть вычислены и по другим, например, эмпирическим формулам.

Если ДНЛ 10 и 11 установлены парами перед и за приводными барабанами 1 и 2 (фиг. 2), то система управления замеряет значения силы натяжения S1, S1C, S2, S2C ленты 3 перед и за приводными барабанами 1 и 2, определяет реализуемые первым приводным барабаном 1 крутящий момент Μ1 и вторым приводным барабаном 2 крутящий момент М2.

M1=(S1-S1C)R1 (Н⋅м), M2max=(S2-S2C)R2 (Н⋅м).

Такая установка ДНЛ 10 и 11 парами позволяет системе управления контролировать соотношение фактически реализуемых крутящих моментов М1, М2 и предельно допустимых моментов M1max, M2max. При нормальной работе электропривода значения крутящих моментов М1, М2 не должны превышать M1max, M2max соответственно.

При неисправности электропривода превышение крутящими моментами Μ1 и/или М2 СД 4 и 5 значений предельно допустимых моментов M1max и/или M2max приводит к срыву сцепления ленты 3 с приводным барабаном 1 и/или 2. Такой режим работы электропривода ленточного конвейера недопустим.

Система управления синхронизирует пуск, изменение скорости и остановку приводных барабанов 1 и 2 так, что отношение синхронных частот ω1 и ω2 СД 4 и 5 остается постоянным ω12=const. Например, при остановке конвейера блоки управления 12 и 13 уменьшают значения синхронных частот ω1 и ω2 с сохранением пропорции.

Система управления останавливает СД 4 и 5, если сила натяжения S1 и/или S2 ленты 3 перед приводными барабанами 1 и 2 (или сила натяжения S1C и/или S2C ленты 3 за приводными барабанами 1 и 2) выходит за допустимые границы.

Система управления останавливает СД 4 и 5, если сила тока превышает допустимое значение.

При осуществлении изобретения может быть получен технический результат, заключающийся в повышении эффективности работы ленточного конвейера за счет уменьшения потерь электроэнергии и износа приводных барабанов и конвейерной ленты. Кроме того, повышается надежность работы привода за счет исключения пробуксовки барабанов, возможности нагрева и воспламенения конвейерной ленты, улучшаются характеристики электросети.

Источники информации, использованные при составлении заявки

1. Реутов А.А. Моделирование приводов ленточных конвейеров / А.А. Реутов. - Брянск: Брянский гос. техн. ун-т, 2011. - с. 7-14.

2. Ленточная конвейерная установка, способ ее эксплуатации, а также ее применения / Заявка на изобретение РФ №2014111059/11 от 02.08.2012, опубл. 27.09.2015.

3. Спиваковский А.О. Транспортирующие машины / А.О. Спиваковский, В.К. Дьячков. - М.: Машиностроение, 1983. - с. 94-97.

1. Синхронный электропривод ленточного конвейера, включающий первый и последующие по ходу движения ленты приводные барабаны, соединенные муфтами с синхронными электродвигателями, отклоняющие барабаны, тормоза, систему управления частотой, напряжением и силой тока электропитания, датчики скорости ленты, датчики натяжения ленты, отличающийся тем, что датчики скорости ленты установлены перед каждым приводным барабаном, датчики натяжения ленты установлены перед или за каждым приводным барабаном.

2. Способ управления синхронным электроприводом ленточного конвейера, включающий измерение скорости ленты, измерение силы натяжения ленты, изменение скорости вращения и крутящих моментов приводных барабанов посредством изменения системой управления частоты, напряжения и силы тока электропитания синхронных электродвигателей, отличающийся тем, что скорость ленты замеряют перед каждым приводным барабаном, силу натяжения ленты замеряют перед или за каждым приводным барабаном, система управления задает синхронную частоту ω1 синхронного электродвигателя, соединенного с первым по ходу движения ленты приводным барабаном

ω1=Vn/R1,

где Vn - номинальная скорость ленты, R1 - радиус первого по ходу движения ленты приводного барабана;

система управления задает синхронные частоты ωi синхронных электродвигателей, соединенных с последующими по ходу движения ленты приводными барабанами

ωi=Vi/Rii, i=2…n,

где n - количество приводных барабанов, Vi - скорость ленты перед i-м приводным барабаном, Ri - радиус i-го приводного барабана, Δi - допускаемое увеличение синхронной частоты i-го синхронного электродвигателя;

система управления задает крутящие моменты Mi синхронных электродвигателей,

Mi=0...1,0 Mimax, i=1…n,

где Mimax - предельно допустимый момент i-го приводного барабана;

система управления синхронизирует пуск, изменение скорости и остановку приводных барабанов так, что отношения синхронных частот синхронных электродвигателей

ωii+1 (i=1…n-1) остаются постоянными;

система управления останавливает синхронные электродвигатели, если сила натяжения ленты перед или за приводными барабанами выходит за допустимые значения и/или сила тока превышает допустимое значение.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам и устройствам слежения за перемещением материала на производстве и складских помещениях. Техническим результатом является автоматическая фиксация взятия (постановки) материала с (на) места хранения, а также автоматическое позиционирование перемещаемого материала на конвейерах и местах хранения.

Изобретение относится к добычной установке, в частности, для горных разработок, содержащей первую приводную станцию и вторую предпочтительно натягиваемую с помощью натяжного устройства приводную станцию, установленные в приводных станциях цепные зубчатые колеса, имеющую цепные звенья и приводимую в действие и/или направляемую с помощью приводимых во вращение от двигателя цепных зубчатых колес приводную цепь, которая проходит между цепными зубчатыми колесами в верхней ветви и в нижней ветви, и, по меньшей мере, одно сенсорное устройство для определения, по меньшей мере, одного состояния приводной цепи в верхней ветви или в нижней ветви.

Изобретение относится к конвейеростроению, а именно к стендам для исследования параметров вертикального ленточного конвейера. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования параметров конвейера с подвесной лентой. .

Изобретение относится к способу управления цепными приводными устройствами подземных рабочих машин и к соответственно оснащенному цепному скребковому транспортеру.

Изобретение относится к оборудованию агломерационных фабрик. .

Изобретение относится к конвейеростроению, а именно к стендам для исследования параметров ленты, преимущественно для конвейеров с подвесной лентой. .

Изобретение относится к устройству для непрерывного контроля за соединением транспортерной ленты из резины или резиноподобного пластика, которая, в частности, снабжена заделанными армирующими вставками.

Изобретение относится к горной автоматике и предназначено для анализа зольности угля и содержания различных элементов в рудах. .

Изобретение относится к конвейерному транспорту, а именно к анализу качества потока сыпучего материала на ленте конвейера, и может быть использовано в угольной промышленности, черной металлургии и энергетике.

Привод ленточного конвейера состоит из приводного барабана (1), соединенного через редуктор (2) с валом асинхронного электродвигателя с фазным ротором (3), обмотки которого через согласующий трансформатор (4) соединены со статорными обмотками асинхронного короткозамкнутого электродвигателя (5), вал которого через редуктор (6) приводит в движение приводной барабан (7).

Изобретение относится к оборудованию агломерационных фабрик. .

Изобретение относится к непрерывному транспорту, в частности к ленточным конвейерам, и может быть использовано в качестве внутризаводского транспорта в различных отраслях промышленности и в других областях.

Конвейер // 1645213

Изобретение относится к системе и способу управления конвейером в системе горных разработок. Техническим результатом является автоматическое управление натяжением цепи путем изменения положения звездочки с помощью гидравлического цилиндра. Конвейер для системы горных разработок содержит раму, имеющую фиксированный первый конец и выдвижной второй конец, первую звездочку, имеющую первое положение, вторую звездочку, имеющую второе положение, при этом первое положение отделено некоторым расстоянием от второго положения, цепь, связанную с первой звездочкой и второй звездочкой, датчик, выполненный с возможностью генерирования сигнала, связанного с электрической характеристикой конвейера, приводной механизм, соединенный с первой звездочкой и/или второй звездочкой, причем приводной механизм выполнен с возможностью приведения в движение первой звездочки и/или второй звездочки, гидравлический цилиндр и контроллер, выполненный с возможностью приема сигнала от датчика, определения величины растяжения цепи в цепи на основе принятого сигнала, определения положения гидравлического цилиндра на основе определенной величины растяжения цепи и генерирования сигнала управления для управления гидравлическим цилиндром в соответствии с определенным положением гидравлического цилиндра. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 19 ил.
Наверх