CST在带式输送机中的应用

添加人：admin 发布时间：2015/12/16 14:18:47 来源：中国破碎机网

　　工程技术CST在带式输送机中的应用淮南矿业集团顾桥矿张永黄文双本文阐述了CST的工作原理、运行状态和优点为CST在带式输送机中的推广使用提供借鉴。
　　CST（可控启动传输装置）带式输送机理想优点应力带式输送机是矿山、化工、电力等部门广泛使用的运输设备。该类设备要求有较小的启动和停车加速度，正常运行时要求有较均衡的张力和稳走的传动力矩同时还需要对输送带的跑偏、断带、纵撕、烟雾、打滑、堆料、事故急停、温度等参数进行监控和保护对多条带式输送机连续输送的系统还要对各条输送机的起停顺序进行联锁控制以防堆料对多电机驱动的输送机还需控制各电机的起停次序以防电网波动引起共振导致电网瘫痪带式输送机的张力在不同的运行阶段其控制值也不相同同时在输送带运行的过程中，许多保护功能要控制电源开关的动作，并根据电机功率情况来判断和控制各传动设备的输出功率以保证各设备出力均衡，确保整个输送机良性运行。
　　在过去，带式输送机系统通常的启动和减速曲线控制使用的都是一个基于速度和时间的“线性”加速度和减速度曲线，但是这种“硬”启动会对带式输送机系统产生很多问题。‘硬“启动除了会损坏输送带和接头外对于长距离输送机还可能产生其它不寻常的问题，例如加速过猛以及产生谐振对输送的破坏等。输送机有两个极端的载荷状况空载输送机只需要最小的扭矩达到脱离和加速状态，而满载则需要最大的扭矩。驱动系统必须能够调节输出扭矩。
　　CST（可控启动传输装置）是一种可变扭矩输出的机械传输驱动器，一种可在运行时连续地调节有效速度减速比的设备。它可以输出一个预张紧扭矩使带式输送机由静止达到启动点，进而使整个输送带动起来，最后以一个能带动不同负载输送机运行的扭矩加上一个恒走的加速扭矩使整个系统的部件逐渐由静止状态加速至最后的设计速度。这一过程输送机系统所受到的冲力以及拉伸力最小CST是一理想的启动控制系统。
　　CST是用于大惯性负载平滑起动的多级减速齿轮装置。CST的主要结构包括减速齿轮箱、滑油冷却系统、液压系统和基于可编程控制器（PLC）的控制装置。
　　CST减速齿轮箱由三部分组成输入轴齿轮组、输出轴行星齿轮组和离合器部分。输入轴的斜齿轮将电机的旋转运动传递到太阳轮上并通过太阳行星轮之间的啮合将运动传递到与行星轮一体的输出轴上，驱动输出轴运动。动摩擦片在外圈方向上通过键槽固走在齿圈/制动盘上并随齿圈/制动盘同步旋转。静摩擦片在内圈方向通过键槽固走在输出轴体上。内外两层摩擦片交叉布置相互隔离。调整环形活塞上的液压，可控制摩擦片之间的压力，并导致摩擦片之间的间隙产生变化。环形活塞上未施加控制压力时，齿圈/制动盘处于自由运动状态，CST不传递运动。实际应用中在带式输送机起动初期输出轴由于负载力矩作用而处于静止状态。当逐渐增大外部液压控制作用时环形活塞将逐渐压紧离合器，由于摩擦作用齿圈/制动盘旋转速度将减慢根据作用与反作用原理与输出轴固走的摩擦片将受到反向作用力当施加的控制压力能提供足够的起动力矩时输送机就起动了。调节活塞上的液压压力，可精确控制输入轴电机传送到CST输出轴的力矩。
　　冷却系统用于带走由于动摩擦片和静摩擦片相对运动所带来的损耗热量。冷却系统可以采用油/空气或油/水热交换器方式通过相等容量冷却泵的运行，促使冷却油在CST油箱、热交换器和离合器之间循环流动以保证CST的安全运行。
　　CST控制系统为“闭环”和“反馈”控制。在起动阶段控制系统通过传感器监测驱动系统的各种参数比如电机功率、输送机速度、张力等，对起动过程进行调节从而控制、限制或优化一个或多个参数。闭环控制系统负责调整对于一空载输送机到满载启动时所应施加的力。对每一条输送机，LC程序中的控制算法和调节参数都为成功的起动作了适当的调整。最通常的输送机起动闭环控制为速度信号作反馈的速度控制以及张力或功率作反馈的力矩控制。
　　以下阐述了运行带式输送机CST的几个状态：CST控制系统在检测到以下状态芫备后发出“备车”信号操作员可起动带式输送机。
　　在操作员发出带式输送机“起动”信号后，LC中的控制程序将起动冷却泵和主电机。多机系统中主电机起动间隔为5s以避开起动电流冲击。离合器压力将预压至10%，保证冷却油预先充满离合器摩擦片间隙。
　　各驱动器的压力模块保持在自动压力反馈的闭环回路方式。前置控制被应用于每个压力模块来逐渐增加离合器上的压力，最绔达到10%的控制压力范围。
　　在检测到输送机速度>3%时输送机就进入了啮合状态。在此状态下涯度逐渐上升，而功率模块处于功率平衡控制模式下。在检测到速度后，需利用一段缓冲特性来提升起动性能冲期间速度将保持在5%左右。缓冲时间可在520s之间调整。
　　缓冲结束后，速度模块设走将按预设的“S”加速度曲线上升至满速。加速时间可在30300s之间进行调整力卩速状态期间热交换器风机将起动运行。
　　%时系统进入满速运行状态用户可起动加料设备。速度设走一般保持在98%或100%.主驱运行在恒速闭环控制模式上，而从驱处于功率平衡控制状态。运行期间功率控制都应控制在±2%的误差范围内。
　　正常运行期间，发生任何CST故障或用户停机指令都将导致系统进入减速运行状态。输送机按设走曲线停机，停机时间不小于自然停车时间，可按需要调整。当速度<5%时速状态结束制动闸制动。
　　1、CST可以使输送带以良好的方式平滑起动基于输送机动态控制原理CST程序中的控制算法和参数调整可以使输送机以良好的方式起动一按照“S”形加速度曲线启动。
　　CST的控制算法基于以下加速度曲线公式：其中V―输送设计运行速度t――时间（秒）T―将静止输送加速到满速（V）的时间如图所示加速度曲线从0开始，平滑地在T/2时间内上升至最大值然后对称地下降，当输送机达到设计速度时变为0.加速度曲线是一“S”形曲线。
　　这样的加速度曲线可以减小输送机空载或满载起动时带来的瞬时尖峰张力从而得到一个满意的动态结果。对于长输送机在“S”形曲线内加上一段缓冲时间会使起动效果更加芫美缓冲时间使得输送由刚开始的松弛状态变得拉紧，并使所有的输送机部件在进行大扭矩加速之前在非常低的扭矩和速度下都进入运行状态，这可以消除输送机启动过程中产生的过大应力。
　　2、CST可实现电机负载平衡分配输送机大多是由多个不同的滚筒驱动，多滚筒驱动目的在于保持或降低输送带强度的同时增加驱动功率。多级驱动系统方式要求驱动装置之间的负载平衡分配以减小输送机各个部分的负载和应力影响。
　　对于多于一个CST驱动装置的输送机系统中，控制系统必须保证电机负载平衡分配。CST系统能够实现这种功能，通过配（下转第652页）工程技术到的曳力由下式导出在利用以上公式求取颗粒的运动轨迹以前，先讨论颗粒受到流体的作用力及力矩。颗粒在流场中受到的力主要有流体曳力、重力、Mag-nuss力、Staffiman力、热泳力、电泳力等，由于热泳力、电泳力等极小因此在模型计算中只考虑流体曳力、重力的作用。
　　颗粒在流场中运动时流体对颗粒产生携带作用。颗粒在流场中受其中：Vg为气休的速度，VP为颗粒在静止流体中的速度Cd为曳力系数，可以用如下公式计算：其中颗粒的雷诺数走义为：喷动流化床数学模型的求解本文采用有限的控制容积法进行数值离散，将计算区域分成离散的控制容积。各速度分量存储于压力控制容积的分界面并且与主控制容积在坐标轴方向有半个网格的错位。
　　模拟的对象为矩形喷动流化床，床体高竞深尺寸为1900x6mmx喷口的尺寸为30mmx15mm.采用一致性网格网格的尺寸为计算直径为1.52.5mm和2.03.0mm的聚苯乙烯树脂颗粒粒径成正态分布真密度为1.020kg/m3，计算颗粒数最大为6000个。参照aMPLE方法利用同位网格直角坐标体系首先对三维喷动流化床内的气相场进行计算，然后再利用颗粒运动方程直接求解颗粒运动轨迹同时计算出网格中固体颗粒所占的体积分数，并将此计算值返回气场计算中，气场和固相场连续交替耦合求解。
　　计算结果如-2所示。从图中可见，计算结果基本反应了喷动床的流动特征。床层上部可见清晰的喷泉床层下部有颗粒的卷吸。但由于过多假设条件的限制本文的模型还比较粗糙。主要表现在颗粒数目较少还无法对实际系统进行模拟颗粒假设为弹性小球颗粒与颗粒、颗粒与壁面间的碰撞假设为芫全弹性碰撞与实际物料存在较大差距。
　　本文将离散元单元直接数值模拟方法引入三维喷动流化床煤部分（上接第650页）置主驱和从驱的方式可实现负载的平衡分配。
　　3、CST离合器吸收负载的波动和冲击控制扭矩的粘滞性离合器位于驱动系统的输出端，使CST具有扭矩限制保护功能，这消除了大负荷对输送机的冲击通过扭矩限制保护部分进入减速器和电机的可能性。大多数输送机都是多滚筒驱动系统，输送机运行过程中驱动器之间怡当的负载平衡可以使输送机所有部件上所受到的负载应力减到最小。从而防止输送带接头、驱动系统减速器以及其它机械部件的损坏。
　　通过对使用和不使用CST的两条输送机现场观察，当有大煤块落到两条输送带上时，不使用CST的输送机引起电机功率读数出现非常大的波动这说明电机/齿轮以及结构件滚筒、托辊等正受到强烈的负载冲击。而另一条功率波动很小这说明CST驱动器的输出端的湿式离合器吸收了冲击因此较好地保护了电机、齿轮箱、滚筒及托辊。
　　CST的PLC控制系统将显示以下警告信息但这不会停输送机也不会跳电机。
　　测量传感器读数超出范围（压力、温度、速度、功率）PID误差过高/低功率平衡超限（>±以下故障将引起输送机停车（CST离合器脱开），但主电机不需要停。
　　主电机、冷却泵或风扇启动器故障主电机过载（>110%额走功率）和/或功率信号故障气化炉内气固流动特性的研究，在用欧拉方法处理气相场的同时用拉格朗日方法处理离散颗粒场直接跟踪离散颗粒场中的每一个颗粒在较少的人为假设下，对典型操作参数下喷动流化床内的气固流动进行了模拟。该模型可揭示气固两相流化床的流动特性弥补实验手段的不足。