CN200989427Y

CN200989427Y - 带式输送机柔性启动调速装置

Info

Publication number: CN200989427Y
Application number: CN 200620093870
Authority: CN
Inventors: 刘炽; 姜德忠; 毛家行; 夏邦扬; 胡东伟
Original assignee: Shenyang Engineering Technical Ltd Co Of National Coal
Current assignee: Shenyang Engineering Technical Ltd Co Of National Coal
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2016-10-31

Abstract

一种带式输送机柔性启动调速装置，包括调速传动单元和设置触摸式监视器的自动控制单元，其技术要点是：所述调速传动单元的调速型液力偶合器的转子体中的泵轮工作腔流道的里端设置进油口，涡轮工作腔流道的入口端设置缓冲引导流道，转动外壳的周向设置与其工作腔连通的泄油螺塞，导流管控制装置的拉杆与电动执行机构的曲柄利用连杆铰接，基于PLC的自动控制单元的PID模块与调速传动单元的信号传感单元形成闭环调节回路。它结构设计合理，可使驱动电机空载启动，降低载荷的加速力矩，具有启动平缓、调速柔和、运行安全可靠的优点，显著提高带式输送机的使用性能和延长使用寿命，更为突出的是有利于驱动系统实现柔性启动调速的自动控制。

Description

带式输送机柔性启动调速装置

技术领域

本实用新型涉及一种专用于长距离、大运量、高速运行的带式输送机的多电机驱动系统的自控调速启动装置，特别是一种具备优良的0～50％调速段的启动平缓、调速柔和、运行安全可靠的带式输送机柔性启动调速装置。由于其主要结构包括液力调速传动单元及其油冷却系统和基于PLC(可编程序控制器)的自动控制单元，所以也简称为爱可姆[AACM(AutomaticallyControl And Adjust The Speed Type Coupler And Moderating Machine)]。

背景技术

目前，长距离、大运量、高速运行的带式输送机已广泛应用于煤块、矿石等散料的输送与运输。该类带式输送机的驱动装置主要有以下两种形式：其一为由电机、限距型液力偶合器、减速器等组成；其二是由电机、调速型液力偶合器、减速器等组成。前者在驱动传输过程中，因限距型液力偶合器无储油箱及油量控制装置，故启动时间短，且启动过程中的不可控性等固有特性，所以存在启动平稳性差、冲击大等问题。其严重后果将使输送带产生横向裂口，造成输送机在运行过程中输送带的突然断裂等故障，成为安全生产的最大隐患。而后者在驱动传输过程中虽然可以实现软启动，但是因受调速型液力偶合器的转子体中的泵轮、涡轮、转动外壳的结构限制，在停机时各件内的工作油不能全部流回油箱，故导致电机重新启动时，轻载启动，消耗部分能量，使得0～50％启动调速段的平稳度、启动曲线平缓度不高。另外，经导流管排出的油直接返回油箱，不断搅动油箱内的油，油品内杂质得不到沉淀，油品工作性能下降，故其对油品的清洁度要求较高。因此，消除现有带式输送机的驱动装置对启动冲击给输送带造成的机械损坏，从而避免发生断带事故，已成为迫切需要解决的重要课题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带式输送机柔性启动调速装置，它不仅解决了现有调速传动单元存在的启动平稳性差、冲击大等问题，而且结构设计合理，可使驱动电机空载启动，降低载荷的加速力矩，具有启动平缓、调速柔和、运行安全可靠的优点，显著提高带式输送机的使用性能和延长使用寿命，更为突出的是有利于驱动系统实现柔性启动调速的自动控制。

本实用新型的目的是这样实现的：该装置包括调速传动单元和设置触摸式监视器的自动控制单元，其技术要点是：所述调速传动单元由电机、带有电动执行机构的调速型液力偶合器、减速器组成，调速型液力偶合器的转子体中的泵轮工作腔流道的里端设置进油口，涡轮工作腔流道的入口端设置缓冲引导流道，转动外壳的周向设置与其工作腔连通的泄油螺塞，调速型液力偶合器的导流管控制装置的拉杆与电动执行机构的曲柄利用连杆铰接，基于PLC的自动控制单元的PID模块与调速传动单元的信号传感单元形成闭环调节回路。

所述导流管控制装置中的排油管通过箱体的中隔板连通油箱。

所述调速传动单元的信号传感器主要包括工作油压力传感器、工作油温度传感器、油箱内油温传感器、循环油路温度传感器、输出轴速度传感器、功率信号传感器及电动执行机构的控制器。

由于本实用新型采用由电机、带有电动执行机构的调速型液力偶合器、减速器组成的调速传动单元，并对现有液力偶合器的转子体中的泵轮、涡轮和转动外壳等件的结构不合理之处进行优化设计，在带式输送机的驱动系统中加入基于PLC的自动控制单元的PID模块与调速传动单元的信号传感单元形成闭环调节回路，所以很容易解决现有技术存在的刚性联接问题了，从而实现柔性启动调速的自动控制，达到系统的平稳、快速、安全的启动，更好的保护胶带机。进行优化设计的转子体中的泵轮工作腔流道的里端设置进油口，工作油按优化设计后的入口位置进入工作腔时，沿着泵轮流道曲线流向涡轮的圆形流道，避免了现有结构中设置在工作腔流道壁上直接冲向涡轮的入口，消除了液流对涡轮叶片的直接冲击，既提高了能量的转换效率，又提高了传递动力的柔软性和平稳性；涡轮工作腔流道的入口端优化设置的缓冲引导流道，可将涡轮工作腔的半圆型流道加深，使其成为对称椭圆型流道，工作油经泵轮离心加速后冲向涡轮时有一个缓冲引导段，适度降低启动调速运行中的低速段的灵敏度，达到能量转换过程的柔韧性，使运行中0～50％启动调速段的启动力矩变化小、特性曲线平缓，即启动过程平稳，降低输送带的张力和动载荷，保护输送带并延长其使用寿命；现有转动外壳在停机静止状态下，工作腔内至少20％的存油排不出去，存在0速启动瞬间的转速突变。优化设计的转动外壳的周向设置与其工作腔连通的泄油螺塞，可使输送机停止时，残存在工作腔内的工作油经泄油螺塞流回油箱。这样就能使输送机在启动时，完全处于空载状态，避免启动瞬间的转速突变，消除可控启动的不可控因素，确保启动时的柔和、平稳性能。另外，当输送机在运行中发生突然断油故障时，可使工作腔内的工作油迅速排空，避免工作油的过度发热及后引发燃烧，保护输送机和现场的安全。基于PLC的自动控制单元首先由PLC控制器通过PLC的模拟量输入模块采集调速传动单元的信号，经过PLC内部程序的处理、分析，再由PLC控制器的模拟量输出模块输出一个4-20mA的信号给电动执行机构的控制器，通过电动执行机构的曲柄带动调速型液力偶合器的导流管控制装置的拉杆，来控制泵轮和涡轮之间的充油量，从而控制调速传动单元的输出轴转速，进而达到平衡启动带式输送机的目的。因此，本实用新型结构设计合理，可使驱动电机空载启动，而载荷则平稳缓慢启动，延长启动时间，降低载荷的加速力矩，从而显著提高长距离、大运量、高速运行的带式输送机的使用性能和延长其使用寿命，更为突出的是有利于驱动系统实现柔性启动调速的自动控制。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型的一种调速型液力偶合器的具体结构示意图。

图2是图1中的泵轮结构示意图。

图3是图1中的涡轮结构示意图。

图4是图1中的转动外壳结构示意图。

图5是带有电动执行机构的调速型液力偶合器的局部结构示意图。

图6是图1中的导流管控制装置与电动执行机构的连接结构示意图。

图中序号说明如下：1泵轮轴、2轴承、3轴承座、4主动齿轮、5轴承、6背轮、7涡轮、8箱盖、9泵轮、10转动外壳、11导流管、12轴承座、13端盖、14测速齿轮、15涡轮轴、16圆螺母、17轴承、18轴承、19螺塞、20箱体、21轴承、22油泵、23从动齿轮、24端盖、25进油口、26缓冲引导流道、27排油管、28导流勾管拉杆、29防尘罩、30连杆、31曲柄、32电动执行机构、33导流勾管头、34油封法兰、35压圈。

具体实施方式

根据图1-6详细说明本实用新型的具体结构。该装置包括调速传动单元和设置触摸式监视器的自动控制单元。其中调速传动单元由电机(图中未示出)、带有电动执行机构32的调速型液力偶合器、减速器(图中未示出)组成。调速型液力偶合器由箱盖8、箱体20及利用轴承2、5、18、17等支撑件组装其内的泵轮轴1、进行优化设计的带有泵轮9、涡轮7、转动外壳10的转子体、供油系统、密封装置及导流管控制装置等组成。其中电机通过供油系统的泵轮轴1带动主、从动齿轮4、23驱动供油泵22。供油泵22输送出的油经冷却器后分为两路：一路(工作油管路)进入泵轮9工作腔、涡轮7工作腔实现能量转换，再经导流管控制装置排回油箱；另一路进入各轴承2、5、18、17、21，供轴承润滑；密封装置由轴承座3、12、挡油环、排油腔体、端盖13、24组成。优化设计的转子体中的泵轮9工作腔流道上取消了原设置在工作腔流道壁上的进油口，而在泵轮9工作腔流道的里端设置进油口25。涡轮7工作腔流道的入口端设置缓冲引导流道26。这样就可将涡轮7工作腔的半圆形流道加深，使其成为对称椭圆型流道，在自动控制单元发出启动命令后，工作油就能按优化设计的进油口25位置进入工作腔，沿着泵轮9的流道曲线流向涡轮7的圆形流道，从而有效地避免了原设置在工作腔流道壁上的进油口的部分工作油由入口位置直接冲向涡轮7，消除了液流对涡轮7叶片的直接冲击。工作油经泵轮9离心加速后冲向涡轮7时有一个缓冲引导段，能在低速段调速运行时，适度降低灵敏度，达到能量转换过程的柔韧性。为排出工作腔内静止状态下残存的工作油，转动外壳10的周向设置与其工作腔连通的泄油螺塞19，使工作油经泄油螺塞19流回油箱。调速型液力偶合器的导流管控制装置包括由导流勾管头33和导流勾管拉杆28构成的导流管11、防尘罩29、、油封法兰34、压圈35等件。其拉杆28与电动执行机构32的曲柄31利用连杆30铰接。曲柄31带动拉杆28使导流勾管头33沿其轴线方向移动，控制泵轮9和涡轮7之间的充油量。为使通过导流管11排出的油不直接返回油箱，防止搅动油箱内的油，将与导流管11连接的排油管27，由直排管改为弯排管(如图5所示)，使排油管27通过箱体的中隔板(图中未示出)连通油箱，这既对工作油起到缓冲作用，又利于油的散热，避免杂质的泛起。

基于PLC的自动控制单元的PID模块与调速传动单元的信号传感单元形成闭环调节回路。电动执行机构采用上海乔登仪表公司生产的“角行程电动执行机构”。它是一个以单相伺服电动机为动力装置的位置伺服机构，整机由在结构上相对独立的减速机、交流伺服电动机和控制器三部分组成。选择常用的控制元件和常规的控制手段，将基于PLC的自动控制单元的PID模块(比例微分积分控制模块)与调速传动单元的信号传感单元形成闭环调节回路。其中基于PLC的自动控制单元包括PLC(S7-300可编程逻辑控制器)、触摸式监视器(TP-170B)、PID模块与调速传动单元的信号传感单元等。调速传动单元的信号传感单元主要包括工作油压力传感器、工作油温度传感器、油箱内油温传感器、循环油路温度传感器、输出轴速度传感器、功率信号传感器及电动执行机构的控制器。触摸式监视器、PLC均提供了RS232C通讯接口。RS232C通讯接口既可连接人机界面或为上机计算机/数据交换系统开放，同时还可以配置其他通讯接口来满足用户通讯网落的需要。

自动控制单元工作时，首先由PLC通过其模拟量输入模块采集调速传动单元的信号，经过PLC内部程序的处理、分析，再由PLC控制器的模拟量输出模块输出一个4-20mA的信号给电动执行机构32的控制器，通过电动执行机构32的曲柄31带动调速型液力偶合器的导流管控制装置的拉杆28，来控制泵轮9和涡轮7之间的充油量，从而控制调速传动单元(减速器)的输出轴转速，进而达到平衡启动带式输送机的目的。

调速传动单元所对应的最大额定参数如下：

工作油压力：偶合器工作油压力正常压力为：0.07Mpa～0.15Mpa；如果低于.05Mpa时自动控制单元报警，如果低于0.03Mpa时停机。

工作油温度：进油口油温：小于60℃；出油口油温：40～50℃。

油箱内油温：停机时偶合器的油箱内的油温为20℃。

循环油路温度：循环油路管线的温度，如果低于0℃则起动循环油泵22，如果高于0℃则停止循环油泵22。

输出轴速度：减速器输出轴上的速度传感器，用于提供速度信号来进行显示转速，进行监测。

功率信号传感器：用于提供准确的功率信号进行功率平衡控制。

Claims

1、一种带式输送机柔性启动调速装置，包括调速传动单元和设置触摸式监视器的自动控制单元，其特征在于：所述调速传动单元由电机、带有电动执行机构的调速型液力偶合器、减速器组成，调速型液力偶合器的转子体中的泵轮工作腔流道的里端设置进油口，涡轮工作腔流道的入口端设置缓冲引导流道，转动外壳的周向设置与其工作腔连通的泄油螺塞，调速型液力偶合器的导流管控制装置的拉杆与电动执行机构的曲柄利用连杆铰接，基于PLC的自动控制单元的PID模块与调速传动单元的信号传感单元形成闭环调节回路。

2、根据权利要求1所述的带式输送机柔性启动调速装置，其特征在于：所述导流管控制装置中的排油管通过箱体的中隔板连通油箱。

3、根据权利要求1所述的带式输送机柔性启动调速装置，其特征在于：所述调速传动单元的信号传感单元主要包括工作油压力传感器、工作油温度传感器、油箱内油温传感器、循环油路温度传感器、输出轴速度传感器、功率信号传感器及电动执行机构的控制器。