低速大扭矩传动装置试验系统设计

2007年第1期 煤 矿 机 电 ·29· 低速大扭矩传动装置试验系统设计 金丽莉，刘晨阳，吴兴祥 (煤炭科学研究总院上海分院，上海200062) 摘 要： 针对采煤机向大功率、厚煤层方向发展的需求，研制开发低速大扭矩传动装置试验系统。 本文重点介绍系统原理、功能实现及电气设计。 关键词： 采煤机；传动装置；试验系统 中图分类号：TH 703．5 文献 标识 采样口标识规范化 下载危险废物标识 下载医疗器械外包装标识图下载科目一标识图大全免费下载产品包装标识下载 码：B 文章编号：1001—0874(2007)O1—0029—03 A Design of Low-speed High-torque Drive Unit Test System JIN Li—li，LIU Chen—yang，WU X g—xiang (China Coal Research Institute Shanghai Ltd．，Shanghai 200030，China) Abstract： To meet the needs of the development of shearers in heavy duty and thick coal seanl，the megawatt low—speed high—torque drive unit test system is required． This paper mainly introduces the principle，function realizing and electric design of the system． Keywords： shearer；drive unit；test system 1 问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的提出 当前，采煤机向大功率、厚煤层方向发展，国产 采煤机单截割电机功率达到900kW，总装机功率已 超过2000kW，这样对相应的检测设备也提出了更 高要求。现国家采煤机械质量监督检验中心作为国 家采煤机与运输机械重点实验室的检测能力已不能 满足大功率厚煤层采煤机发展的需求，因此，迫切需 要建立新的试验系统，提升检验能力，以提高我国采 煤机的性能和质量水平。 低速大扭矩传动装置加载试验系统，主要是解 决大功率采煤机部件满负荷试验问题。目前用于采 煤机试验的系统基本分为两大类：节能型和能耗型。 节能型采用电反馈形式或机械封闭形式，优点是节 约能源(300kW 电反馈试验 台节电能力在 70％左 右)，缺点是系统复杂、设备多投资大，安装工作量 大，适用于寿命试验；能耗型的优点是系统简单，设 备投资少，安装工作量小，适用于性能试验，通常有： 水力测功机加载、液压马达加载及水冷制动器加载 等，其中水力测功机加载系统的优点是设备较便宜， 缺点是载荷不稳定、辅助增速箱速比大价格贵；液压 马达加载系统载荷比较稳定，但加载能力相对较小； 水冷制动器加载系统优点是能提供较大的载荷而且 载荷稳定，维护工作量小，缺点是设备较贵。根据实 际使用经验，经多 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计比较，认为水冷制动器加 载系统使用最方便、最实用，故决定选用水冷制动器 作为加载器。本文重点介绍其系统原理、功能实现 及电气软件设计。 2 系统原理及特点 (1)工作原理 采煤机部件检验按截割部和牵引部两大部件分 别进行，其工作原理基本相同，只是其性能参数有差 异，试验系统如图1所示。系统工作原理是：被试件 (本身带有电动机)输出轴旋转时带动陪试增速箱 运转，经陪试增速箱增速降载后带动加载器旋转，加 被试件 陪试增速箱 加载器 ”日 --．·日目 ⋯⋯⋯⋯ 图 1 采煤机部件试验台布置图 维普资讯 http://www.cqvip.com · 30· 煤 矿 机 电 2O07年第1期 载器是气动加载模式，所提供的载荷大小与输入气 压成正比关系。 速箱及加载器的能力。该试验台的特点是低速大扭 矩 ，选用美国 EATON公司436WCB2系列水冷制动 由图1可见，试验台的检验能力主要取决于增 器作为加载器，其参数见表1。 表1 436WCB2水冷制动器参数 (2)系统特点 1)水冷制动器满足牵引部试验的加载要求，不 需要增速箱做陪试。 2)被试采煤机单截割部功率不超过 500kW 时，一般不需要增速箱做陪试；单截割部功率500— 1000kW时，需要用增速箱来增速降载，为满足加载 器速度控制在约 100r／rain的要求，可选用1：4．5增 速箱。 3)采煤机单截割部功率1000kW的截割部输 出转速不低于23．85r／min，被试件出轴扭矩(125％ 超载试验)不超过 500kNm。 4)加载器的热容量为 l939kW，可对 l550kW、 输出转速不低于37r／min的截割部进行 125％的加 载试 验，被试 件 出轴扭 矩 (125％ 超载试验)为 500kNm。 3 功能实现 从采煤机检验 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 来看，部件检验时需要控制 载荷；从加载器的工作原理来看，对被试件施加载荷 是通过调节加载器中空气压力来实现的，进入气动 制动器空气流量正比于电／气转换器阀门开口度，如 能以加载试验的指令信号控制电／气转换器阀门开 口度大小，即能控制加载载荷，这是本加载试验系统 电气控制基本思想。 精确量化载荷，是电气控制中所要解决关键问 题，它决定系统加载控制精度、系统稳定性、试验可 靠性。最佳办法是在电机与被试件之间安装扭矩传 感器，它的一系列技术指标如精度、线性度、重复性、 稳定性、无迟滞性、高环境适应性及互换性等都有可 靠保证。但由于受被试件本身结构的限制，无法在 这个位置安装输入端扭矩传感器，为此采用从驱动 电机端测量电信号的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 来解决载荷测定及加载器 气压控制信号问题。电机机械能和输入电能的有功 功率为能量守恒的，其关系式为： M·n／9550=3U／cos ×7／ [1] 式中：Jl 电机转矩，N．m； ，l～电机转速，r／min； U、，_电机输入相电压、相电流，V、A； ． cos 一电机功率因数； 一 电机效率。 式[1]中，U、，、rt值可通过对电机输入端电压、 电流的变送信号进行高速数据采集和对电机转速 rt 监测获得，而 costlb可以对采集的电压、电流波形用 DSP大规模专用电能处理集成模块进行积分和运算 求得。电机效率 参数是个有变化但变化范围不 大的量，效率 代表电机运行时损耗。本试验系统 拟采用简接算法方案，在试验过程中通过检测诸参 数：U、，、P、costlb、7／及 rt来间接检测扭矩 M，并作为 反馈信号来控制电／气转换器阀门开口度大小来控 制加载载荷。 4 电气设计 (1)硬件方案 电气系统如图2所示，主要包括以下6个部分： 1)数据采集 ． 电机输入电量信号经电量变送器输人多功能电 力仪表。现场过程控制信号t,p输人工业控制计算 机模似量输入模块，试验控制信号如起动、仃止、手 动／自动切换、正转／反转、测速脉冲等输人工控机数 字量输入模块。 2)数据实时处理 电机输入电量信号实时处理(包括信号运算) 由多功能电力仪表完成，所得到的电机有功分量、无 功分量、costlb等信号经 MODBUS总线传到工控机， 将其中有功分量以变送器信号形式输入到负载PID 调节器。电机转矩、转速、效率等参数是经工控机计 算得到。 3)PID负载调节器 电机的负载是试验系统唯一的控制量，PID负 载调节器就是完成对电机负藏控制。系统输入电量 中有功分量简接反映电机负载大小，这个量即可作 为调节器的反馈值。调节器的加载指令程序曲线由 维普资讯 http://www.cqvip.com 2007年第1期 煤 矿 机 电 ·31· 压力传感器 图2 电气系统图 工控机执行，当在自动状态时，PID负载调节器由工 控机软件实现。 4)MODBUS通讯总线 试验系统是以 MODBUS总线构成的小型集散 系统。MODBUS总线通信是主从结构方式，工控机 作为主站，挂在总线上多功能电力仪表、负载调节 器、记录仪作为从站。 5)系统安全保护 系统具有安全操作、保护功能，如：试件超温报 警、电机起动超时报警，以防止人身、设备、试件在试 验中发生意外伤害和重大损坏事故。 6)试验数据存储等 主要可为试验数据建立电子档案，也可对试验 过程数据进行实时跟踪和记录。 (2)软件方案 软件采用模块化结构设计，便于扩充与修改。 主要有：采样转换程序、数据计算程序、显示、报警、 整定、故障信息存储等程序。程序流程从略。 5 结语 在采煤机部件用水冷制动器作为加载器进行加 载试验已积累了20多年的经验基础上，本设计方案 经理论计算，所选用的水冷制动器满足单电机功率 1000kW的采煤机部件试验需求，在性能上进一步 提高了可靠性。目前该系统项目已通过专家论证并 正在实施过程中。 参考文献： [1] 秦曾煌．电工学[M]．北京：高等教育出版社，1999 作者简介：金丽来n(1962一)，女，高级工程师。1991年毕业于上海 第二工业大学，一直从事采煤机质量检测工作，发表文章5篇。 (收稿日期：2006—08—21；责任编辑：姚克) 维普资讯 http://www.cqvip.com