翻车机卸车系统控制及电气传动研究

摘要

翻车机卸车线系统是大型的散料装卸机械设备中的关键设备，是先进的、高效的现代铁路卸车专用设备，是利用旋转运动来翻卸通用铁路敞车装载的煤炭、化工原料、矿石等散状物料，广泛用于电力、冶金、化工和港口等工业基础产业，处于散料运输的咽喉位置，其运行效率十分关键，直接影响整个厂区的运营状况。
　　本文通过分析翻车机系统中各个设备的负载类型以及工艺特点，结合常用的电气传动控制方式，对V/F控制、矢量控制、直接转矩控制三种目前常用的控制方式进行对比分析，由于直接转矩控制的交流调速系统可以获得比矢量控制快的转矩响应，相比于矢量控制对电机参数的要求相对较低，在复杂运行环境下稳定性相对更好，所以选择ABB ACS800变频器作为本课题的电机驱动器。搭建翻车机卸车设备的控制系统结构，包括PLC控制器、变频器、驱动电机、操作员站和工程师站，分析制定控制策略，确定本翻车机系统给的电气参数，设计一套包括供电、传动系统、控制、通讯系统以及检测保护系统在内的完整的电气控制系统，并用作翻车机系统传动实验平台。
　　对翻车机卸车系统进行了不同控制形式的实验，多次采集各自控制方式下的翻车机和定位车速度、转矩、电流等变化曲线，并对其不同变频器控制方式进行对比，分析其各自的特点和缺陷，属柔性连接的翻车机本体对速度精度要求更高，适合有速度闭环编码器下的一对一主从控制；多台电机属于不完全刚性连接的定位车由于直接转矩控制的原理低速时电机间配合不好，多个电机之间负载分配不均衡，有一定几率出现启动和停车过程中低速时的抖动现象，适合使用主从机之间定义一定的降落速率的方法控制变频器。将实验得到的结论在河北某电厂的翻车机系统中应用，但是定位车在牵引超过万吨的超大负载时提速较为困难，同时停车时定位车主臂与火车车钩出现卡涩现象，严重影响效率。通过对比分析几种国内常用的定位车停车方式——阶梯减速方式、高速直接减速至停止、使用变频器S曲线方式停车，并分析国际大型翻车机设计制造公司的控制方案，最终使用 PLC编程自定义速度曲线控制定位车的运动过程，解决了常用控制方式下重载列车负载冲击过大或是火车钩卡涩定位车大臂的问题，效果良好。河北某电厂的翻车机系统最终在本文所诉控制模式下工作，运行平稳、效率较高。从系统运行指标上来看，本课题翻车机相比同类型翻车机效率更高、故障率更低，运行期间翻车机系统整机运行平稳，逻辑与联锁保护完善，控制与传动设备稳定，本文控制方法和结论可以在翻车机系统中推广使用。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外发展的概况

1.3 本课题主要工作内容

2 翻车机系统的传动方案

2.1 系统机械负载分析

2.2 常用调速方案的分析

2.3 变频器的选择

2.4 本章小结

3 翻车机系统传动实验平台及控制系统的搭建

3.1 翻车机控制系统结构

3.2 控制器和网络配置

3.3 系统主电路设计

3.4 变频器选型

3.5 本章小结

4 基于ACS800变频器的控制系统设计

4.1 翻车机本体的拖动形势实验

4.2 定位车多电机主从控制实验

4.3 变频器控制方案对比实验的总结

5 定位车牵引大负载万吨列的应用

5.1 大负载下定位车的传动实现

5.2 基于PLC编程的定位车曲线停车

5.3 运行评价

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢