矿用胶带运输机的软启动机制的比较外文文献翻译、中英文翻译

附录A矿用胶带运输机的软启动机制的比较MichaelL.Nave,P.E.CONSOL公司在1800年华盛顿路匹兹堡，PA15241皮带输送机是当时采矿业的散装物料运输的主要方法。从驱动系统到传送带的启动转矩控制影响着对胶带运输机的寿命和传送的可靠性。本文研究了不同启动方法在煤矿工业带式运送机中的应用。简介带式运送机的动力由驱动滚筒产生，通过驱动滚筒和传送带之间的摩擦来传递动力。为了防止传送带在滚筒上打滑，传送带在接近滚筒部分和离开滚筒部分的张力必定存在着差别。这是输送机正常运行、启动、停止的条件。一般来说，胶带的设计是基于驱动力的静态计算。自从开始和停止都没有详细审查，安全因素是施加的静载荷（哈里森，1987）。本文将主要解决胶带起动和加速。带设计师必须控制起动加速度，防止在带传动系统带织物和军队过度紧张（suttees，1986）。高加速的力量可以影响皮带面料，皮带接头，驱动滚筒，滚筒，轴，轴承，减速器，联轴器。不受控制的加速力可以引起竖曲线胶带运输机系统的性能问题，过度皮带张紧运动，传动滚筒的摩擦损失，材料损耗，和传送带织品。皮带设计师面临两个问题，皮带传动系统必须产生一个最小扭矩强大到足以启动输送机，控制加速度的力量都在安全范围内。该输送机平稳启动可以通过驱动力矩控制设备的使用来完成，或机械或电子，或两者的组合（CEM，1979）。软启动机制的评价标准最好的皮带传动系统是什么？答案取决于许多变量。最好的系统是一个为开始，提供可接受的控制运行，并以合理的成本和可靠性高的停止（淫荡地和甘蔗，1978）。皮带传动系统为达到本文的目的，我们将假定胶带运输机几乎总是由电气原动机（固特异轮胎橡胶，1982）。皮带驱动系统将包括多个要素包括电气原动机与控制系统，电机起动，电机联轴器，减速器，低速联轴器，皮带传动滚筒和滚筒，刹车或退缩（CUR，1986）。那带设计师检查每个系统组件适用于特定的应用程序是很重要的。本文的目的，我们将假定所有传动部件均位于新鲜空气，不允许的，煤矿的地区，或在非危险，国家电气规范，500条防爆，矿的表面的面积。皮带传动组件属性大小某些驱动组件在不同尺寸范围的有效性和实用性。在这个讨论中，我们假设皮带传动系统范围从分数马力和成千上万的马力。小传动系统往往低于50马力。介质系统从50到1000马力的范围。大系统可考虑1000马力以上。这些组的尺寸划分是完全任意的。必须抵制诱惑，在电机或电机带飞行提高标准化下。在动力驱动的结果在低效率和高转矩的潜力，而在联动驱动可能导致破坏性的过度再生，或过热现象，缩短电机寿命（领主，等人。，1978）。转矩控制带设计师试图限制启动转矩不超过150%的运行转矩（CEMA，固特异，1979；1982）。对起动转矩通常是皮带的，等级限制带接头，极限滚筒滞后，或轴弯曲。在较大的带和带优化大小的组件，通过125%110%转矩限制普通（埃尔伯顿，1986）。除了扭矩限制，皮带起动机可能需要限制扭矩增量，将弹力带和引起的行波。一个理想的起动控制系统将预紧扭矩传送带休息到分离的点，或运动的全带，然后转矩等于负载加加速系统部件的惯性从静止到最终运行速度恒定的扭矩带的运动需求。这将减少系统瞬态力和带拉伸（舒尔茨，1992）。不同的驱动系统表现出不同的控制扭矩的应用程序在休息和在不同速度下的带能力。同时，输送机本身具有装载两极端。一个空带通常存在最小的必需的扭矩为起步和加速，而满载带具有最高的必需的扭矩。开采驱动系统必须能够扩展应用的扭矩从2：1的比率为一个水平的简单带布置，以10：1的范围为一个倾斜的或复杂的带形。热额定值启动、运行过程中，每个驱动系统可以消散废热。余热可以在电机的电气控制中解放出来，联轴器，减速器，或带制动系统。每个开始的热负荷是依赖于带负荷量和启动时间。设计师必须满足重复启动应用程序要求在满负荷运行的输送机后。典型的矿业带开始的责任从3到每小时10开始同样距离的变化，或2到4开始的演替。重复起动要求减税或系统要素。重复启动和成本之间的温度有直接的关系。变速。一些皮带传动系统用于控制起动转矩和速度，但只能运行在恒定的速度。一些带应用需要一个能够在小于全速运行时间延长传动系统。这是有用的当驱动器负载必须与其它驱动器共享，带用于输送材料的速率控制过程机，皮带速度的牵引速度优化，带用于慢速运输人或材料，或带运行缓慢的检验或移动速度为了维护的目的（黑格，1991）。变速皮带传动将需要根据一定的算法来调节运行速度控制系统。再生或检修荷载。一些带配置文件存在检修负荷皮带系统提供能量驱动系统的潜力。不是所有的传动系统都必须接受再生能量从负载能力。一些驱动器可以接受来自负载能量返回给电源线使用的其他荷载。其他驱动器接受能量从负荷和消耗到指定的动态或机械制动元件。一些带谱从汽车再生术。驱动系统可能接受再生的应用程序的特定大小的能量？驱动系统有控制或调节制动力检修量？并翻修发生当运行和开始？维护和支持系统。每个驱动系统将需要定期的预防性维护。可更换的物品包括有刷电机，轴承，刹车片，损耗电阻，油，和冷却水。如果驱动系统是保守的设计和操作，对耗材的低应力会导致较低的维护成本。一些驱动器要求支持系统如循环油润滑，冷却空气或水，环境粉尘过滤，或计算机仪器。支持系统的维护会影响驱动系统的可靠性。成本驱动的设计师会检查每个驱动系统成本。总成本是第一资本取得成本驱动的总和，安装和调试驱动成本，经营成本的驱动，和维护成本驱动。电力操作驱动的成本可能因场所的不同而不同。设计师力求满足系统性能要求的最低的总成本。经常超过一个驱动系统可以在有竞争力的成本满足所有系统的性能指标。复杂性首选的驱动装置是最简单的，例如一个电动机驱动的单头轮。然而，机械，经济，和功能的要求，往往需要采用复杂的驱动器。胶带设计师必须平衡的复杂性对伴随复杂系统问题的需要。复杂的系统需要额外设计工程为成功配置。一个经常被忽视的成本在一个复杂的系统是培训现场人员成本，或成本的停机时间由于训练不足。软启动传动控制逻辑每个驱动系统将需要一个控制系统来调节启动机制。用于中小驱动器与简单的配置文件控制的最常见的类型是被称为“开环加速度控制”。在开环控制系统，预先配置的顺序启动机制以规定的方式，通常基于时间。在开环控制，驱动如电流，转矩运行参数，或速度不影响序列操作。该方法假定控制设计师充分地塑造了驱动系统的性能在输送。对于大型或复杂的腰带，“闭环”或“反馈”控制可以使用。在闭环控制，通过传感器驱动起动，如电机电流水平运行参数的控制系统监控，传送带的速度，或力量上的皮带，并且修改起动程序控制，限制，或一个或穿参数优化。闭环控制系统修改开始施加的力空、满载输送机之间。在对测量变量与系统驱动器响应相关数学模型的常数，称为调谐常数。这些常数必须适当地调整成功应用到每个输送机。在皮带机启动闭环控制最常见的方案是对速度控制和负载细胞力或驱动力反馈转矩控制测速反馈。在一些复杂的系统，是最为理想的闭环控制系统调整自己的各种遭遇输送条件。这是被称为“自适应控制”。这些极端可能涉及巨大的负荷变化，带温度，对配置文件的加载位置，或在传送多个驱动器选项。有三种常见的自适应方法。第一个开始之前作出决定，或重新启动空调”。如果控制系统可以知道该带是空的，它会降低初始力和延长加速力全速度的应用。如果带负载，控制系统会将预紧力下拖延时间不充分加速及时带和供应充足的扭矩。由于带载运行才在以前通过加载驱动，平均驱动电流进行采样时，运行和保留在先进先出缓冲存储器，反映了皮带运输时间。然后在停工平均也许是处理一些开环和闭环设定点为下一个开始。第二方法涉及的决定是基于驱动观察初始或运动过程中出现的“证明”。这通常涉及到在驱动电流或力与皮带速度时间比较。如果驱动电流或强制要求在序列早期低，发起运动，皮带必须卸下。如果驱动电流或力量要求高，运动是启动慢，输送机必须装。这个决定可以分为区域和使用修改中的启动顺序控制完成。第三种方法涉及的带速与这个开始反对带加速度历史时间限制的比较，或“加速度包络检测。在启动时，皮带速度随时间变化的测量。这是有两个限制的传送带速度曲线保持在控制系统的存储器比较。第一曲线空的传送带加速，第二个满载带。因此，如果当前的速度对时间低于加载配置文件，它可以表明带过载，阻碍，或驱动故障。如果当前的速度对时间比空的轮廓，这可能表明一个破碎带，耦合，或驱动故障。在任一情况下，当前开始中止并发出报警。结论最好的传送带启动的系统是一个提供可接受的性能带负载条件下具有高可靠性的合理成本。没有一个启动系统满足所有的需要。带设计师必须定义启动系统属性，各带所需。一般来说，全电压起动的交流感应电动机是局限于简单结构的小型传送带。低电压可控硅交流发动机启动是从地下带小到中等大小的基本启动方法。近年来，固定液体填充耦合是中型到大型输送机简单概况基本情况的交流电机。绕线转子感应电机驱动的传统选择大中型带重复起动工况或剖面，需要精确的转矩控制。直流电机传动，液力传动变填充，和可变机械传动竞争应用带极端分布或变量在运行速度的要求。的选择取决于区位环境，有竞争力的价格，操作能量损失，响应速度。由于高成本和复杂性，交流变频驱动器和无刷直流的应用仅限于需要精确速度控制的中小型带。然而，随着技术的不断发展和改进，合成波形的电子驱动器的使用将越来越广泛。

附录BAComparisonofSoftStartMechanismsforMiningBeltConveyorsMichaelL.Nave,P.E.CONSOLInc.1800WashingtonRoadPittsburgh,PA15241BeltConveyorsareanimportantmethodfortransportationofbulkmaterialsintheminingindustry.Thecontroloftheapplicationofthestartingtorquefromthebeltdrivesystemtothebeltfabricaffectstheperformance,lifecost,andreliabilityoftheconveyor.Thispaperexaminesapplicationsofeachstartingmethodwithinthecoalminingindustry.INTRODUCTIONTheforcerequiredtomoveabeltconveyormustbetransmittedbythedrivepulleyviafrictionbetweenthedrivepulleyandthebeltfabric.Inordertotransmitpowertheremustbeadifferenceinthebelttensionasitapproachesandleavesthedrivepulley.Theseconditionsaretrueforsteadystaterunning,starting,andstopping.Traditionally,beltdesignsarebasedonstaticcalculationsofrunningforces.Sincestartingandstoppingarenotexaminedindetail,safetyfactorsareappliedtostaticloadings(Harrison,1987).Thispaperwillprimarilyaddressthestartingoraccelerationdutyoftheconveyor.Thebeltdesignermustcontrolstartingaccelerationtopreventexcessivetensioninthebeltfabricandforcesinthebeltdrivesystem(Suttees,1986).Highaccelerationforcescanadverselyaffectthebeltfabric,beltsplices,drivepulleys,idlerpulleys,shafts,bearings,speedreducers,andcouplings.Uncontrolledaccelerationforcescancausebeltconveyorsystemperformanceproblemswithverticalcurves,excessivebelttake-upmovement,lossofdrivepulleyfriction,spillageofmaterials,andfestooningofthebeltfabric.Thebeltdesignerisconfrontedwithtwoproblems,Thebeltdrivesystemmustproduceaminimumtorquepowerfulenoughtostarttheconveyor,andcontrolledsuchthattheaccelerationforcesarewithinsafelimits.Smoothstartingoftheconveyorcanbeaccomplishedbytheuseofdrivetorquecontrolequipment,eithermechanicalorelectrical,oracombinationofthetwo(CEM,1979).SOFTSTARTMECHANISMEVALUATIONCRITERIONWhatisthebestbeltconveyordrivesystem?Theanswerdependsonmanyvariables.Thebestsystemisonethatprovidesacceptablecontrolforstarting,running,andstoppingatareasonablecostandwithhighreliability(LewdlyandSugarcane,1978).BeltDriveSystemForthepurposesofthispaperwewillassumethatbeltconveyorsarealmostalwaysdrivenbyelectricalprimemovers(GoodyearTireandRubber,1982).Thebelt"drivesystem"shallconsistofmultiplecomponentsincludingtheelectricalprimemover,theelectricalmotorstarterwithcontrolsystem,themotorcoupling,thespeedreducer,thelowspeedcoupling,thebeltdrivepulley,andthepulleybrakeorholdback(Cur,1986).Itisimportantthatthebeltdesignerexaminetheapplicabilityofeachsystemcomponenttotheparticularapplication.Forthepurposeofthispaper,wewillassumethatalldrivesystemcomponentsarelocatedinthefreshair,non-permissible,areasofthemine,orinnon-hazardous,NationalElectricalCode,Article500explosion-proof,areasofthesurfaceofthemine.BeltDriveComponentAttributesSize.Certaindrivecomponentsareavailableandpracticalindifferentsizeranges.Forthisdiscussion,wewillassumethatbeltdrivesystemsrangefromfractionalhorsepowertomultiplesofthousandsofhorsepower.Smalldrivesystemsareoftenbelow50horsepower.Mediumsystemsrangefrom50to1000horsepower.Largesystemscanbeconsideredabove1000horsepower.Divisionofsizesintothesegroupsisentirelyarbitrary.Caremustbetakentoresistthetemptationtoovermotororundermotorabeltflighttoenhancestandardization.Anovermotoreddriveresultsinpoorefficiencyandthepotentialforhightorques,whileanundermotoreddrivecouldresultindestructiveoverspendingonregeneration,oroverheatingwithshortenedmotorlife(Lords,etal.,1978).TorqueControl.Beltdesignerstrytolimitthestartingtorquetonomorethan150%oftherunningtorque(CEMA,1979;Goodyear,1982).Thelimitontheappliedstartingtorqueisoftenthelimitofratingofthebeltcarcass,beltsplice,pulleylagging,orshaftdeflections.Onlargerbeltsandbeltswithoptimizedsizedcomponents,torquelimitsof110%through125%arecommon(Elberton,1986).Inadditiontoatorquelimit,thebeltstartermayberequiredtolimittorqueincrementsthatwouldstretchbeltingandcausetravelingwaves.Anidealstartingcontrolsystemwouldapplyapretensiontorquetothebeltatrestuptothepointofbreakaway,ormovementoftheentirebelt,thenatorqueequaltothemovementrequirementsofthebeltwithloadplusaconstanttorquetoacceleratetheinertiaofthesystemcomponentsfromresttofinalrunningspeed.Thiswouldminimizesystemtransientforcesandbeltstretch(Shultz,1992).Differentdrivesystemsexhibitvaryingabilitytocontroltheapplicationoftorquestothebeltatrestandatdifferentspeeds.Also,theconveyoritselfexhibitstwoextremesofloading.Anemptybeltnormallypresentsthesmallestrequiredtorqueforbreakawayandacceleration,whileafullyloadedbeltpresentsthehighestrequiredtorque.Aminingdrivesystemmustbecapableofscalingtheappliedtorquefroma2/1ratioforahorizontalsimplebeltarrangement,toa10/1rangesforaninclinedorcomplexbeltprofile.ThermalRating.Duringstartingandrunning,eachdrivesystemmaydissipatewasteheat.Thewasteheatmaybeliberatedintheelectricalmotor,theelectricalcontrols,,thecouplings,thespeedreducer,orthebeltbrakingsystem.ThethermalloadofeachstartIsdependentontheamountofbeltloadandthedurationofthestart.Thedesignermustfulfilltheapplicationrequirementsforrepeatedstartsafterrunningtheconveyoratfullload.Typicalminingbeltstartingdutiesvaryfrom3to10startsperhourequallyspaced,or2to4startsinsuccession.Repeatedstartingmayrequirethedreadingoroversizingofsystemcomponents.Thereisadirectrelationshipbetweenthermalratingforrepeatedstartsandcosts.VariableSpeed.Somebeltdrivesystemsaresuitableforcontrollingthestartingtorqueandspeed,butonlyrunatconstantspeed.Somebeltapplicationswouldrequireadrivesystemcapableofrunningforextendedperiodsatlessthanfullspeed.Thisisusefulwhenthedriveloadmustbesharedwithotherdrives,thebeltisusedasaprocessfeederforratecontroloftheconveyedmaterial,thebeltspeedisoptimizedforthehaulagerate,thebeltisusedatslowerspeedstotransportmenormaterials,orthebeltisrunaslowinspectionorinchingspeedformaintenancepurposes(Hager,1991).Thevariablespeedbeltdrivewillrequireacontrolsystembasedonsomealgorithmtoregulateoperatingspeed.RegenerationorOverhaulingLoad.Somebeltprofilespresentthepotentialforoverhaulingloadswherethebeltsystemsuppliesenergytothedrivesystem.Notalldrivesystemshavetheabilitytoacceptregeneratedenergyfromtheload.Somedrivescanacceptenergyfromtheloadandreturnittothepowerlineforusebyotherloads.Otherdrivesacceptenergyfromtheloadanddissipateitintodesignateddynamicormechanicalbrakingelements.Somebeltprofilesswitchfrommotoringtoregenerationduringoperation.Canthedrivesystemacceptregeneratedenergyofacertainmagnitudefortheapplication?Doesthedrivesystemhavetocontrolormodulatetheamountofretardingforceduringoverhauling?Doestheoverhaulingoccurwhenrunningandstarting?MaintenanceandSupportingSystems.Eachdrivesystemwillrequireperiodicpreventativemaintenance.Replaceableitemswouldincludemotorbrushes,bearings,brakepads,dissipationresistors,oils,andcoolingwater.Ifthedrivesystemisconservativelyengineeredandoperated,thelowerstressonconsumableswillresultinlowermaintenancecosts.Somedrivesrequiresupportingsystemssuchascirculatingoilforlubrication,coolingairorwater,environmentaldustfiltering,orcomputerinstrumentation.Themaintenanceofthesupportingsystemscanaffectthereliabilityofthedrivesystem.Cost.Thedrivedesignerwillexaminethecostofeachdrivesystem.Thetotalcostisthesumofthefirstcapitalcosttoacquirethedrive,thecosttoinstallandcommissionthedrive,thecosttooperatethedrive,andthecosttomaintainthedrive.Thecostforpowertooperatethedrivemayvarywidelywithdifferentlocations.Thedesignerstrivestomeetallsystemperformancerequirementsatlowesttotalcost.Oftenmorethanonedrivesystemmaysatisfyallsystemperformancecriterionsatcompetitivecosts.Complexity.Thepreferreddrivearrangementisthesimplest,suchasasinglemotordrivingthroughasingleheadpulley.However,mechanical,economic,andfunctionalrequirementsoftennecessitatetheuseofcomplexdrives.Thebeltdesignermustbalancetheneedforsophisticationagainsttheproblemsthataccompanycomplexsystems.Complexsystemsrequireadditionaldesignengineeringforsuccessfuldeployment.Anoften-overlookedcostinacomplexsystemisthecostoftrainingonsitepersonnel,orthecostofdowntimeasaresultofinsufficienttraining.SOFTSTARTDRIVECONTROLLOGICEachdrivesystemwillrequireacontrolsystemtoregulatethestartingmechanism.Themostcommontypeofcontrolusedonsmallertomediumsizeddriveswithsimpleprofilesistermed"OpenLoopAccelerationControl".Inopenloop,thecontrolsystemispreviouslyconfiguredtosequencethestartingmechanisminaprescribedmanner,usuallybasedontime.Inopenloopcontrol,drive-operatingparameterssuchascurrent,torque,orspeeddonotinfluencesequenceoperation.Thismethodpresumesthatthecontroldesignerhasadequatelymodeleddrivesystemperformanceontheconveyor.Forlargerormorecomplexbelts,"ClosedLoop"or"Feedback"controlmayheutilized.Inclosedloopcontrol,duringstarting,thecontrolsystemmonitorsviasensorsdriveoperatingparameterssuchascurrentlevelofthemotor,speedofthebelt,orforceonthebelt,andmodifiesthestartingsequencetocontrol,limit,oroptimizeoneorworeparameters.Closedloopcontrolsystemsmodifythestartingappliedforcebetweenanemptyandfullyloadedconveyor.Theconstantsinthemathematicalmodelrelatedtothemeasuredvariableversusthesystemdriveresponsearetermedthetuningconstants.Theseconstantsmustbeproperlyadjustedforsuccessfulapplicationtoeachconveyor.Themostcommonschemesforclosedloopcontrolofconveyorstartsaretachometerfeedbackforspeedcontrolandloadcellforceordriveforcefeedbackfortorquecontrol.Onsomecomplexsystems,Itisdesirabletohavetheclosedloopcontrolsystemadjustitselfforvariousencounteredconveyorconditions.Thisistermed"AdaptiveControl".Theseextremescaninvolvevastvariationsinloadings,temperatureofthebelting,locationoftheloadingontheprofile,ormultipledriveoptionsontheconveyor.Therearethreecommonadaptivemethods.Thefirstinvolvesdecisionsmadebeforethestart,or'RestartConditioning'.Ifthecontrolsystemcouldknowthatthebeltisempty,itwouldreduceinitialforceandlengthentheapplicationofaccelerationforcetofullspeed.Ifthebeltisloaded,thecontrolsystemwouldapplypretensionforcesunderstallforlesstimeandsupplysufficienttorquetoadequatelyacceleratethebeltinatimelymanner.Sincethebeltonlybecameloadedduringpreviousrunningbyloadingthedrive,theaveragedrivecurrentcanbesampledwhenrunningandretainedinafirst-in-first-outbuffermemorythatreflectsthebeltconveyancetime.ThenatshutdowntheFIFOaveragemaybeuse4topreconditionsomeopenloopandclosedloopsetpointsforthenextstart.Thesecondmethodinvolvesdecisionsthatarebasedondriveobservationsthatoccurduringinitialstartingor"MotionProving'.ThisusuallyinvolvesacomparisonIntimeofthedrivecurrentorforceversusthebeltspeed.ifthedrivecurrentorforcerequiredearlyinthesequenceislowandmotionisinitiated,thebeltmustbeunloaded.Ifthedrivecurrentorforcerequiredishighandmotionisslowinstarting,theconveyormustbeloaded.Thisdecisioncanbedividedinzonesandusedtomodifythemiddleandfinishofthestartsequencecontrol.Thethirdmethodinvolvesacomparisonofthebeltspeedversustimeforthisstartagainsthistoricallimitsofbeltacceleration,or'AccelerationEnvelopeMonitoring'.Atstart,thebeltspeedismeasuredversustime.Thisiscomparedwithtwolimitingbeltspeedcurvesthatareretainedincontrolsystemmemory.Thefirstcurveprofilestheemptybeltwhenaccelerated,andthesecon