料场堆取料带式输送机系统节能优化问题的研究

论文摘要

随着国家“节能减排”任务的提出,能源消耗问题越来越受到国家的重视。料场系统运行工作时,料场的布置形式、堆取料机的取料轨迹、输送机的机械损耗以及驱动系统的工作效率等方面均会对能源消耗产生影响。针对不同的影响因素,分别对料场输送机系统节能优化进行了讨论。料场的布置应遵循统筹安排、合理布局、远近结合等原则,结合堆取料机的参数,得出了料堆高度、料堆宽度和料堆长度分别与斗轮堆取料机的悬臂俯仰高度、回转半径和最大行程的对应关系,为料场的布置提供了参考依据。通过对悬臂式斗轮堆取料机斗轮运动规律的分析,推导出斗轮挖掘切割边长的计算公式,为实现斗轮切割边长最短,挖掘阻力最小提供了依据；同时确定了堆取料机斗轮齿尖切屑轨迹为最佳轨迹时斗轮铲斗长宽比例与斗轮机大车前进距离与悬臂回转初速度之间的比例关系；并给出了新的取料循环方式,对已有的斗轮堆取料机,可以提高平均取料能力,对尚在设计中的新产品,可以降低挖掘阻力和斗轮驱动功率。由于德国标准计算不同填充率下输送机运行阻力时,模拟摩擦阻力系数变化的缘故,采用了美国CEMA6计算方法计算输送机运行阻力。CEMA6计算方法计算输送机主要阻力时不需要考虑区段的模拟摩擦阻力系数,而是通过计算输送带张力,将产生主要阻力的各个张力分量计算出来相加得到。通过一个具体的实例分析,借助特征量“能量消耗率”的概念,得出不同带速下输送机能量消耗变化情况,指出输送机运量与带速的匹配关系。针对输送机负载的变化,首先根据异步电动机的数学模型及等效电路对功率消耗进行分析,得出电动机的功率消耗流程；讨论了功率消耗与定子端电压的关系,论证了不同负载情况下调压节能的可行性,并选择合适的控制量,采用双向晶闸管实现调压运行；建立了驱动系统的Simulink仿真模型,可视化的观察电动机定子电压、定子电流、转速和功率的变化曲线,得出调压运行时电动机的功率因数和工作效率均得到提高,验证了理论推导的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 料场带式输送机的发展现状
• 1.2.2 料场带式输送机节能技术研究现状
• 1.3 主要研究内容及方法
• 第2章 料场堆取料带式输送机系统与料场布置
• 2.1 料场堆取料带式输送机系统概况
• 2.1.1 料场带式带式输送机系统特点
• 2.1.2 料场带式输送机系统控制结构
• 2.2 料场带式输送机系统效率低的主要原因
• 2.3 料场带式输送机节能增效的技术与方法
• 2.3.1 输送机流量自动控制技术
• 2.3.2 减电动机运行节能技术
• 2.3.3 异步电动机Y-△接法变换节能
• 2.3.4 输送机降电压技术
• 2.4 料场布置
• 2.4.1 料堆高度
• 2.4.2 料堆宽度
• 2.4.3 料堆长度
• 2.4.4 轨道中心距
• 第3章 悬臂式斗轮堆取料机取料过程分析
• 3.1 斗轮堆取料机结构
• 3.2 斗轮堆取料机的取料工艺
• 3.2.1 分层取料方式
• 3.2.2 斗齿运动轨迹
• 3.3 切屑形状分析
• 3.3.1 最佳切割方式
• 3.3.2 斗轮铲斗的设计
• 3.3.3 实例分析
• 3.4 取料工艺优化
• 3.4.1 常规取料循环方式
• 3.4.2 调速取料循环方式
• 3.4.3 两种取料循环方式的对比分析
• 第4章 机械损耗的节能优化
• 4.1 CEMA6计算方法介绍
• 4.2 输送机所需的基本功率计算
• 4.2.1 输送带各项张力的分项计算方法
• 4.2.2 输送带张力计算的条件
• 4.3 算例
• 4.3.1 计算数据
• 4.3.2 数据结果分析
• 4.3.3 节能效果分析
• 第5章 驱动系统的节能优化
• 5.1 驱动系统节能技术分析
• 5.1.1 电动机节能运行的方式
• 5.1.2 电动机的功率关系
• 5.1.3 最佳运行状态点的确定
• 5.1.4 控制量的选择
• 5.1.5 电动机性能改善分析
• 5.1.6 电动机降压节能估算
• 5.2 降压方法的选择
• 5.2.1 双向晶闸管调压原理
• 5.2.2 双向晶闸管调压控制系统
• 5.3 晶闸管交流调压电路的MATLAB仿真
• 5.3.1 仿真工具MATLAB简介
• 5.3.2 晶闸管交流调压电路模型的建立
• 5.3.3 仿真分析
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间参加的科研项目情况