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翻车机系统制动控制关键参数优化与应用

 GXF360 2019-09-13

1 引言

秦皇岛港煤三期翻车机在出现紧急情况需要快速停车时,会继续翻转30°左右才完全停车,存在很大的安全隐患。如果翻车机带重车急停时,未能立即停车,则有可能发生运煤车脱轨事故。定位车是翻车机系统中调度运煤车的一种机械装置,定位车牵引运煤车到达停止限位时,由于运煤车惯性大、二者速度不同步,使得定位车主臂与运煤车间的机械冲击较大,严重时会造成定位车主臂与运煤车卡在一起,主臂无法自动缩回,从而影响下一循环的运煤车牵引,对定位车和运煤车均造成损坏,引发故障停机,影响安全生产[1]

为解决上述问题,对翻定动作工艺、翻定急停动作条件、翻定变频控制等方面进行研究,对翻车机系统进行动力学和运动学特性分析,通过优化调整制动控制的关键参数,解决了翻车机急停制动的快速性、定位车减速制动时与运煤车同步性的关键问题。

2 翻车机制动控制关键参数优化

2.1 翻车机急停触发条件分析

翻车机卸车系统是以翻车机为主要设备,配以其他辅助设备或装置,如定位车、压车器、靠车板、夹轮器和漏斗振动给料系统等组成的一条机械自动化程度非常高的卸车生产线[2]。本文对翻车机各机构动作互锁进行全面梳理,对部分翻车作业工艺进行优化,主要包括定位车主臂动作工艺、定位车辅臂动作工艺、压车梁动作工艺和靠车板动作工艺等。以压车梁动作工艺优化为例,将压车梁压下到位的角度提前,使得出现压车梁不到位故障时翻车机尚未进入快速倾翻状态,保证翻车机立即停车,有效减小翻车机故障情况下的制动角度。

翻车机故障停机时,PLC会禁止发出脉冲信号,传动装置自由停车。而自由停车的方式只适用于翻车机低速运行阶段,翻车机高速运行时自由停车的制动效果不甚理想。因此,将翻车机紧急停车和故障停车区分开,将ACS800多传动停止信号OFF3的优先级提前,发生紧急停车要求时只响应OFF3,不响应OFF2,使变频器按照斜坡受控停车,则可大大降低急停制动距离,继而制定翻车机急停改造方案。

2.2 制定翻车机急停改造方案

翻车机急停工艺优化的思路是:当翻车机触发紧急停车时,启动OFF3功能,利用斜坡停车来代替自由停车,使翻车机在最短的时间内停下来。结合现场硬线电路、PLC内部变频控制程序和ACS800多传动控制逻辑关系3个方面,制定翻车机的急停工艺优化方案。需通过Drive Windows软件或者控制盘更改的翻车机变频参数见表1。

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表1 翻车机变频器参数设置参考值

参数设置参考值20.05MAXIMUMTORQUE最大输出转矩300%20.06MINMUMTORQUE最小输出转矩-300%20.07SPCTORQMAX速度控制器输出的最大 限幅值300%20.08SPCTORQMIN速度控制器输出的最小 限幅值-300%20.09TREFTORQMAX给定转矩的最大值300%20.10TREFTORQMIN给定转矩的最小值-300%20.17PMOTORINGLIM电机状态最大功率300%20.18PGENERATINGLIM发电状态最大功率-300%21.04EMESTOPMODE急停方式1(STOPRAMPING)22.04EMESTOPRAMP斜坡停车减速时间2s

3 定位车制动控制关键参数优化

3 .1 定位车减速制动过程动力学分析

翻车卸煤作业每个循环大约需要160 s,可利用其中20 s的翻车等待皮带放煤的时间来延长定位车前进运行时间,以降低定位车牵引运煤车时的加速度、速度和牵引力,而不影响整体翻堆作业效率。现场监测定位车1个完整作业循环,得到如图1所示1#定位车1#驱动电机和2#驱动电机的转速曲线。

图1 定位车1个作业循环驱动电机转速变化曲线

由图1可知,定位车减速直至停止的过程中,转速曲线的线性较差,减速度波动较大,这与实际定位车和运煤车减速不同步的现象吻合。根据定位车减速机减速比25,驱动齿轮齿数15,驱动齿轮模数22,驱动电机功率90 kW,结合图1(10台电机工作时采集的数据)可得:

电机的额定扭矩为T=9 550×P/n=578.8 Nm。

单台电机额定推力F=T×i×1 000/m×z=578.8×25×1 000×2/22×15=87 697 N。

对定位车1个完整作业循环驱动电机的转矩进行监测,得到图2所示转矩曲线。定位车返回阶段是匀速运动,F=F×10×5%=43 849 N。定位车牵引重车启动时所需最大转矩是定位车空载启动的6倍,因此需对定位车牵引重车的加速过程进行优化。

图2 定位车一个作业循环驱动电机转矩变化曲线

定位车主臂牵引运煤车匀速运动时的受力分析见图3。

图3 定位车主臂受力分析

A点力矩平衡可得出:F×(3.6+1.8)=F1×3.6

(1)

B点力矩平衡可得:F×1.8=F2×3.6

该评说“他”了,那个像影子像幽灵一样纠缠着伊一的人。在作者笔下,这个“他”,往往又以“金岳霖”——那个终身不娶,以洁白如玉的一生,守护“人间四月天”的民国奇男子设喻。这个小说文本中莫须见的“他”,是伊一心心念念的情人,是她苦苦寻找的爱人。这个“他”,或是伊一心中预设的爱人——一个按照“金氏”模具设造的奇男子,一个情痴,甚至是一个洁白无暇的情圣。

(2)

C点力矩平衡可得出:F×1.8=F2×(3.6+1.8)

(3)

定位车主臂受力平衡:F=F1+F2

式中,F为运煤车对主臂的反作用力;F1F2为定位车车体对主臂的支撑力。由图2可以得出:F1=43 849 N,F2=14 616 N,F=29 233 N。

根据现场实际,共有63节重车,每节运煤车质量20 t,每节运煤车煤炭质量80 t,此时整列运煤车质量是100×63+20×(105-63)=7 140 t。F阻力=F运煤车推力=29 233 N,u=F阻力/mg=0.000 41。

从图1可以看出,运煤车匀速运行时电机转速为1 080 r/min,根据电机转速计算此时运煤车速度V=3.14×n×m×z×10-3/I=0.798 m/s,行程S=36 m,定位车加速度a=0.057 m/s2,定位车第一次减速度a=(0.798-0.132)/14=0.047 m/s2

3.2 建立参数给定模型

图4中速度曲线与坐标轴之间的面积等于定位车的行走距离。S1表示定位车第1次减速时定位车走过的距离,S2表示定位车开始第2次减速时行走的距离。在图4中速度曲线与坐标轴围成的面积是定位车行程,定位车的行程始终为36 m。本优化方案可减少翻车机的等待时间10 s,增加定位车牵引时间10 s,基于此对定位车牵引参数进行调整,保持定位车的减速地点不变,定位车牵引加速时间不变,定位车减速时间不变,只对定位车第一减速结束之前的参数进行调整,之后的参数保持不变。根据上述条件绘制定位车速度曲线(见图5)。

图4 参数调整前定位车行走速度

图5 给定参数调整后定位车行走速度

根据图4,改造前,第1次减速时定位车行走距离为:S1+S2=27.93+6.51=34.44 m。为了使减速地点不变,则S3=S1=27.93 m,S4=S2=6.51 m。第1次减速和第2次减速地点不变,经计算可得:定位车加速时间为14 s,匀速运行时间为t=35.5 s,加速后速度为v=893 r/min,定位车牵引加速度为0.66/14=0.047 m/s2,定位车减速度为0.032 m/s2

计算出定位车运行速度和运行时间后,即可建立定位车行走参数给定模型。根据参数给定模型绘出定位车运行速度曲线,图6即为改造前后速度曲线对比示意图,其中V2是改造前速度曲线,V1是根据参数给定模型绘制的定位车速度曲线。

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图6 改造前后定位车速度曲线对比

由图6可知,根据模型给定定位车行走参数,定位车牵引重车高速运行时的电机转速由1 080 r/min降为893 r/min,降幅达17.3%;定位车启动过程的加速度由0.057 m/s2降为0.047 m/s2,降幅达17.5%。

高中阶段是学生最为关键的发展阶段和学习阶段,所以在进行课程教学方法应用的过程中,广大教师更需要根据学生的实际情况,结合其身心特点,制订良好的培养和教育方案。学科培养的本质就是学科素养,这一工作在高中历史课程教学中同样占据着十分重要的位置,能良好地促进学生全面开展历史学科的学习。历史素养的主要组成环节有知识、能力、正确的价值观、历史意识等。课标指出:普通高中在进行历史课程教学中要将历史唯物主义作为指导思想,使学生逐渐掌握人类历史的发展情况,对学生的人文素养进行培养,从而促进学生得到更有效的发展。因此,在当前教育背景下,教师如何对学生进行历史素养培养就是当前最为关键的问题。

4 效果

4.1 翻车机制动控制优化效果

改造前后翻车机急停的制动角度对比见表2。

第二,通过整合信息技术,使智慧校园的建设中拥有无线技术和网络基础的基础构建,并及时做好信息之间的联动运用,保证信息可以随时随地在介质中进行信息传播和信息联动,从而增加信息的覆盖率和信息精准度。

表2 改造前后翻车机急停制动角度对比

急停时翻车机状态改造前制动角度改造后制动角度差值降幅/%低速空翻7°1°6°85.7快速空翻14°3°11°78.6带重车低速16°3°13°81.2带重车高速34°5°29°85.3

由表2可知,翻车机急停制动角度降幅达80%左右,实现了翻车机紧急停车的要求。

2)模孔堵塞严重。发生模孔堵塞,与物料本身特性、调质质量、输送速度和模辊间隙等有关。模孔堵塞不但影响正常生产,降低生产率,还会影响成型颗粒质量,降低环模寿命。但是,目前如何很好地预防和及时处理模孔堵塞的问题还未得到解决。

4.2 定位车行走制动控制优化效果

项目实施后,定位车加速阶段转矩由额定转矩的110%左右降低到95%左右,减速阶段转矩由85%左右降低到55%左右。定位车加速过程驱动电机的转矩降低了15%,减速过程转矩降低了30%,整个过程电机消耗电能实际降幅达20%。定位车减速制动阶段的振动明显减弱,定位车运行更加平稳,有效缓解了定位车和运煤车的机械冲击。

5 结语

翻车机系统制动控制关键参数优化完成之后,翻车机重载快速倾翻紧急停车时,从信号触发到完全停车,由之前需要继续翻转30°大幅缩小到5°左右,降幅在80%左右,实现了翻车机紧急状况下的快速停车。定位车减速制动阶段的振动明显减弱,定位车与运煤车间的机械冲击得到了有效抑制,解决了定位车与运煤车在减速制动阶段速度不同步的问题。项目的实施有效改善了翻车机系统的运行稳定性和安全性,具有广泛的通用性和推广使用价值。

砂石会在雨水箱涵土方回填施工中用到,将水洒在每层砂石上并进行适当碾压,最后将其夯实,并对每一层砂石的实际厚度进行合理控制保证其与施工标准相符合。尤其注意夯实雨水箱涵的墙边位置和涵侧及相关细节问题,从而使土方回填工作的质量得到保证。

参 考 文 献

[1] 窦晓旭.基于频谱的码头定位车振动分析[J].港口装卸,2018(3):47-49.

[2] 王霄,高晓渤.翻车机控制系统的设计及应用研究[J].自动化仪表,2010(8):52-54+57.

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