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双电机驱动立轴式冲击破碎机的功率平衡调节方法及装置(wss1)
2012年12月25日

    双电机驱动立轴式冲击破碎机的功率平衡调节方法及装置
    本发明公开了一种双电机驱动立轴式冲击破碎机的功率平衡调节方法及装置,属于破碎机械;旨在提供一种双电机驱动负载的功率平衡调节方法及装置。其方法包括数据采集、数据处理、调节控制;数据采集包括电机的电流以及传动皮带的张紧力采集,数据处理包括计算两台电机功率的偏差率以及传动皮带张紧力的误差,调节控制包括从电机的转速和步进电机的转速调节;其装置包括破碎机、皮带轮以及电机;主电机(1O)通过第一电流传感器(11)与市电连接,从电机(4)通过第二电流传感器(12)、变频器(2)与市电连接,变频器(2)以及两电流传感器与功率平衡控制器(3)电连接。本发明可广泛用于采矿、水利和水泥等行业。   
    1.一种双电机驱动立轴式冲击破碎机的功率平衡调节方法,包括数据采集、数据处理、调节控制;其特征在于具体方法如下:1)数据采集,对主电机和从电机锭子一侧的电流进行采集,与此同时对两台电机传动皮带松弛边的张紧力进行采集;2)数据处理,以上述电流分别作为两台电机实际功率的近似值计算出两台电机功率的偏差率,与此同时计算出两台电机传动皮带张紧力的误差;3)调节控制,通过变频器调节从电机的转速,使其跟随主电机的机械特性保持两电机功率平衡;与此同时,调节两传动皮带的张紧力,直到两条传动皮带的张紧力趋于一致。
    2.一种实现权利要求1所述的双电机驱动立轴式冲击破碎机的功率平衡调节方法的装置,包括破碎机、安装在该破碎机上的大皮带轮、分别通过小皮带轮和传动皮带共同带动大皮带轮转动的两台电机;其特征在于:主电机(10)通过第一电流传感器(11)与市电连接,从电机(4)通过第二电流传感器(12)、变频器(2)与市电连接,变频器(2)以及上述两电流传感器分别与功率平衡控制器(3)电连接;在两条传动皮带(9)的松弛边各设有一套由步进电机(16)、与该电机连接的调节装置(15)、设置在步进电机(16)上的测量装置(14)、通过弹簧(13)与调节装置(15)连接的张紧轮(6)构成的张力调节机构,两套所述的张力调节机构之间通过张力控制器(17)电连接。   
    3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:在第一电流传感器(11)的前端设有软启动器(1)。 双电机驱动立轴式冲击破碎机的功率平衡调节方法及装置技术领域:本发明涉及一种双电机驱动负载的功率平衡调节方法,尤其涉及一种双电机驱动立轴式冲击破碎机的功率平衡调节方法;本发明还涉及一种实现该方法的装置。
    背景技术:立轴式冲击破碎机是破碎机械中一种新型的破碎设备,它具有能耗低、磨损件少、重量轻等特点;近年来,随着“多破少磨”破磨理论的发展,立轴式冲击破碎机在采矿、水利和水泥等行业得到了越来越广泛的应用。立轴式冲击破碎机的驱动形式主要有单电机驱动和双电机驱动两种,电机与负载之间采用皮带传动。目前,双电机驱动的立轴式冲击破碎机普遍没有安装功率平衡系统,主要存在以下问题:
    1.功率不平衡,即便是型号完全一样的两台电机,由于制造上的原因,其机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台电机容易产生过热,而另一台负载不足、功率没有得到充分的发挥,从而导致机械设备工作效率低,电机使用寿命短,严重时还会造成电机烧毁。
    2.两条皮带张紧程度不一致会加大两台电机之间已经存在的功率不平衡程度。
    目前,在双电机驱动的立轴式冲击破碎机生产过程中,主要采取电机匹配的方法来解决上述问题,即尽量使同功率的两台电机具有接近的额定转速;但这种方法不仅费工、费时,效果也不理想;而且还存在电机可互换性差等缺陷。
    发明内容:针对现有技术中存在的上述缺陷,本发明旨在提供一种双电机驱动立轴式冲击破碎机的功率平衡调节方法,它可实现共同驱动负载的两台电机能够根据各自的额定功率等比例出力;本发明的另一个目的是提供一种实现该方法的装置。
    为了实现上述目的,本发明的方法采用以下技术方案:它包括数据采集、数据处理、控制量输出及控制;具体方法如下:
    1)数据采集,对主电机和从电机锭子一侧的电流进行采集,与此同时对两台电机传动皮带松弛边的张紧力进行采集;2)数据处理,以上述电流分别作为两台电机实际功率的近似值计算出两台电机功率的偏差率,与此同时计算出两台电机传动皮带张紧力的误差;3)调节控制,通过变频器调节从电机的转速,使其跟随主电机的机械特性保持两电机功率平衡;与此同时,调节两传动皮带的张紧力,直到两条传动皮带的张紧力趋于一致。
    为了实现上述方法,本发明提供的装置采用以下技术方案:它包括破碎机、安装在该破碎机上的大皮带轮、分别通过小皮带轮和传动皮带共同带动大皮带轮转动的两台电机;主电机通过第一电流传感器与市电连接,从电机通过第二电流传感器、变频器与市电连接,变频器以及上述两电流传感器分别与功率平衡控制器电连接;在两条传动皮带的松弛边各设有一套由步进电机、与该电机连接的调节装置、设置在步进电机上的测量装置、通过弹簧与调节装置连接的张紧轮构成的张力调节机构,两套所述的张力    调节机构之间通过张力控制器电连接。
    在第一电流传感器的前端设有软启动器。
    与现有技术比较,本发明由于采用了上述技术方案,因此有效地保证了两台电机基本能够根据各自的额定功率等比例出力,从而实现两台电机的功率平衡;其优点具体为:
    1.提高了设备的功率利用率和生产效率,降低了单位产品的生产能耗和生产成本;2.能够随设备参数的变化而适时自动调整,提高了设备运行的稳定性;3.延长了电机的使用寿命;4.由于对电机的额定转速没有特殊要求,因此当某台电机发生故障后只需要更换一台同类电机,而不再需要进行电机匹配,从而提高了电机的可互换性,减少了设备维修时间。
    附图说明:
    图l是本发明的结构示意图;图2是图1中的A向视图;图3是本发明功率平衡控制器的结构框图。
    图中:软启动器1  变频器2  功率平衡控制器3  从电机4  小皮带轮5  张紧轮6  大皮带轮7  破碎机8  传动皮带9  主电机1 0第一电流传感器11  第二电流传感器12  弹簧13  测量装置14  调节装置15  步进电机16  张力控制器l7  比较器l8  微分器19模糊控制器20  PID控制器21    明:
    具体实施方式:下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说在图l~3中,本发明所提供的方法包括数据采集、数据处理、控制量输出及控制;具体方法如下:
    1)将主电机10与市电接连、将从电机4通过变频器2与市电连接,主电机l0由市电直接供电、从电机4通过变频器2供电;在两台电机传动皮带9的松弛边各设置一套包括有测量装置14、调节装置15、步进电机l6的张力调节机构。
    2)数据采集,利用安装在主电机l0和从电机4锭子一侧的第一电流传感器11采集两台电机的电流;与此同时,利用两个测量装置l4采集两台电机传动皮带9松弛边的张紧力。
    3)数据处理,比较器l8计算出两电机之间的电流误差以及两电机之间的电流误差变化率,模糊控制器20根据电流误差以及电流误差变化率近似地计算出两台电机功率的偏差率;与此同时,张力控制器17计算出两台电机传动皮带9张紧力的误差。
    4)调节控制,PID控制器21根据两台电机功率的偏差率计算出控制量,然后向变频器2输出该控制量,变频器2调节从电机4的转速使其跟随主电机l0的机械特性保持两电机按功率平衡条件运行;与此同时,张力控制器l7根据张紧力的误差并按照张力平衡条件计算出控制量,然后向设在两条传动皮带9松弛边一侧的两台步进电机l6中的任意一台发出一个步进指令,该步进电机通过调节装置1 5调节传动皮带9的张紧力直到两条传动皮带9的张紧力趋于一致。
    主电机的实际功率为主电机的额定功率;从电机的实际功率,从电机的额定功率;本发明所提供的装置结构如图l~3所示:主电机1 0和从电机4分别通过一个小皮带轮5和一根传动皮带9共同带动安装在破碎机8上的大皮带轮7转动;主电机l0通过第一电流传感器11与市电直接连接,从电机4由与市电连接的变频器2供电,变频器2与从电机4之间接有第二电流传感器12;变频器2以及上述两电流传感器分别与功率平衡控制器3电连接。为了避免在电机启动时产生电流冲击,在第一电流传感器11的前端设有软启动器1。功率平衡控制器3由模糊控制器20、PID控制器21、比较器18、以及微分器l9构成。由于在工作一段时间后皮带9的张紧程度会发生变化,为了消除两根传动皮带9因张紧程度不一致而造成对两台电机功率平衡的影响,在两根传动皮带9的松弛边还各设置一套张力调节机构;该机构由调节装置15、驱动该调节装置的步进电机16、设置在该步进电机上的测量装置14、通过弹簧l3与调节装置15连接的张紧轮6构成,两步进电机16之间以及两测量装置14之间通过张力控制器17电连接。
    在上述实施例中,主电机10和从电机4均为鼠笼式交流电机,破碎机8为立轴式冲击破碎机,测量装置14为压力传感器。
    工作原理:两个电流传感器分别将从主电机l0和从电机4定子一侧检的电流作为两电机的功率近似值传送给功率平衡控制器3,该平衡控制器以功率平衡系数为功率平衡条件进行比较;当出现偏差时,通过不断调节从电机4的转差率而改变从电机4的机械特性,使其跟随主电机10的机械特性运行,从而实现功率平衡。
    张紧轮6由弹簧13提供比较稳定的张紧力,两测量装置14将检测到的压力信号适时地传送给张力控制器17,张力控制器17将所述的两压力信号进行比较后向其中一个步进电机16发出一个步进指令,步进电机16动作并通过调节装置l5将角位移转换直线位移,从而通过改变弹簧13的压缩量来达到调整主、从电机皮带张紧程度一致的目的。

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