[发明专利]矿用变频带式输送机的负载模拟测试装置及其方法

权利要求书

1.一种矿用变频带式输送机的负载模拟测试方法，其特征在于，采用矿用变频带式输送机的负载模拟测试装置，矿用变频带式输送机包括驱动电动机II、驱动滚筒、清洁部件、支撑辊、输送带、改向滚筒、张紧装置、张紧钢绳及张紧悬块，所述负载模拟测试装置包括基座(1)，所述基座(1)上设有变频驱动机构(2)、第一联轴器(3)、转矩转速传感器(4)、第二联轴器(5)、可编程逻辑控制器(6)、上位机(7)及动态加载机构(8)，所述变频驱动机构(2)与所述转矩转速传感器(4)通过第一联轴器(4)连接，所述动态加载机构(8)与所述转矩转速传感器(4)通过第二联轴器(5)连接，所述变频驱动机构(2)与所述可编程逻辑控制器(6)连接，所述转矩转速传感器(4)与所述可编程逻辑控制器(6)通信连接，所述动态加载机构(8)与所述可编程逻辑控制器(6)连接，所述可编程逻辑控制器(6)与所述上位机(7)通信连接；

所述变频驱动机构(2)包括驱动变频器(21)及驱动电动机I(22)，所述驱动变频器(21)与所述驱动电动机I(22)连接，所述驱动变频器(21)及所述驱动电动机I(22)均安装于所述基座(1)上，所述驱动电动机I(22)与所述转矩转速传感器(4)通过第一联轴器(3)连接，所述驱动变频器(21)与所述可编程逻辑控制器(6)连接；

所述动态加载机构(8)包括负载变频器(81)及负载电动机(82)，所述负载变频器(81)与所述负载电动机(82)连接，所述负载变频器(81)及所述负载电动机(82)均安装于所述基座(1)上，所述负载电动机(82)与所述转矩转速传感器(4)通过第二联轴器(5)连接，所述负载变频器(81)与所述可编程逻辑控制器(6)连接；

所述方法包括以下步骤：

S1：根据所述矿用变频带式输送机的空载段直线阻力Fk、承载段直线阻力Fz、荷载时加速阻力Fa、装载处侧板阻力Fb及清扫部件阻力Fc，计算所述矿用变频带式输送机的驱动电动机II的负载转矩T_L^*；

S2：根据所述负载转矩T_L^*，所述上位机计算所述驱动电动机I的负载转矩与所述矿用变频带式输送机中的驱动电动机II的负载转矩的相似系数Z_T；

S3：根据所述相似系数Z_T，所述上位机计算得到所述驱动电动机I的负载转矩T_L＝T_L^*/Z_T，并将所述负载转矩T_L作为给定转矩值发送给所述负载变频器，所述负载变频器通过所述负载电动机将所述给定转矩值施加给所述驱动电动机I，所述负载变频器通过控制所述负载电动机的输出转矩大小和方向对所述驱动变频器的调速控制性能进行模拟测试；

所述空载段直线阻力Fk的计算公式为：

F_k＝gL[(q_t+q_d)·ω₁·cosβ-q_dsinβ]

所述承载段直线阻力Fz的计算公式为：

F_z＝gL[(q+q_t+q_d)·ω₂·cosβ-(q+q_d)sinβ]

所述荷载时加速阻力Fa的计算公式为：

所述装载处侧板阻力Fb的计算公式为：

F_b＝l(16B²γ+70)

所述清扫部件阻力Fc的计算公式为：

F_c＝200B

则所述负载转矩其中，g为重力加速度，L为所述输送带长度，v为所述输送带的传输速度，q_t为所述支承辊线质量，q_d为所述输送带线质量，β为所述输送带的平均倾斜角，q为所述输送带上物料的线质量，ω₁和ω₂为所述支承辊密封系数，B为所述输送带宽度，γ为物料集散密度，l为导料槽侧板长度，D为所述驱动滚筒直径；

所述步骤S2具体包括：

S21：获得所述矿用变频带式输送机中的驱动电动机II的运动方程：

其中，T_e*为所述驱动滚筒的输出转矩，J_r*为所述驱动滚筒的转动惯量，J_m*为所述驱动电动机II的转动惯量，ω*为所述驱动滚筒的转速，n_p*为所述驱动电动机II的极对数，N为所述驱动滚筒和所述驱动电动机II之间的传动比；

S22：获得所述负载模拟测试装置中驱动电动机I的运动方程：

其中，J₁为所述驱动电动机I的转动惯量，ω为所述驱动电动机I的转速，T₁为所述驱动电动机I的电磁转矩，T_L为所述驱动电动机I的负载转矩，n_p1为所述驱动电动机I的极对数，J_C1为所述第一联轴器的转动惯量；

S23：根据相似原理，得到所述驱动电动机I的负载转矩与所述驱动电动机II的负载转矩的相似系数为

2.如权利要求1所述的矿用变频带式输送机的负载模拟测试方法，其特征在于，所述方法还包括：

S4：构建所述负载模拟测试装置的运动方程：

其中，T₂为所述负载电动机的电磁转矩，J₂为所述负载电动机的转动惯量，n_p2为所述负载电动机的极对数，J_C2为所述第二联轴器的转动惯量，P_m2为所述负载电动机的机械损耗，P_a2为所述负载电动机的附加转矩损耗，P_m1为所述驱动电动机I的机械损耗，P_a1为所述驱动电动机I的附加转矩损耗；

S5：对所述驱动电动机I和所述负载电动机采用直接转矩控制原理，使得所述驱动电动机I工作在电动状态，所述负载电动机工作在发电状态；通过设计恒转矩加载控制策略，使得所述驱动电动机I与所述负载电动机构成转矩闭环，对所述负载模拟测试装置的转矩加载误差进行补偿控制。