矿井提升机减速转换装置电液控制技术_毋为虎.pdf
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1、煤矿机械Coal Mine MachineryVol.44 No.5May.2023第44卷第5期2023年5月doi:10.13436/j.mkjx.2023050470引言对近几年来的煤矿安全事故进行统计发现,煤矿提升运输事故是仅次于顶板事故的第四大灾害。因此,矿井提升装置的研究成果可直接影响煤矿的生产安全。在现代化、智能化能源产业建设的过程中,相关行业对矿井升降安全标准提出了更为严格的要求。与之相对应,提升机控制技术的安全要求也越来越高。因此在对提升机控制进行设计时,会将安全性与可靠性放在首要位置。通过文献分析发现,矿井提升机减速转换装置作为关键的制动设备,其安全性至关重要。当前国内使用
2、的最为先进的液压制动系统主要基于恒减速控制思想,可实现真正意义上的减速制动控制。我国矿井提升机减速转换装置的研究开始于60多年前,现已经取得较多的研究成果。在过去的研究中,部分专家提出了矿井提升机减速转换装置电液控制技术,但整体应用效果不佳,大部分控制技术对电压与油压变化的响应速度较慢,导致减速度响应过慢、提升机启动时出现冲击,造成设备故障,威胁工作人员的生命安全。为此,本文结合多种算法,提出一种针对矿井提升机减速转换装置的电液控制技术,以期改变当前减速转换装置控制的现状,保证矿产开发中的人身安全。1提升机减速转换装置选型与设定本文选取提升机减速转换装置为电磁比例溢流阀。在此元件的基础上完成电
3、液控制。该电磁比例溢流阀结构如图1所示。矿井提升机减速转换装置电液控制技术*毋为虎(山西天地王坡煤业有限公司,山西 晋城048000)摘要:针对当前控制技术在矿井提升机减速转换装置中电压与油压变化的响应速度较慢导致减速度响应过慢、提升机启动时易出现冲击造成设备故障的问题,提出一种矿井提升机减速转换装置电液控制方法。将电磁比例溢流阀作为关键电液元件,并测定伺服阀流量。根据减速度计算原理及闭环控制增益原理,构建减速转换装置控制模型。增加盘形制动器,构建盘形制动器数学模型,完成减速转换装置电液控制。应用测试结果表明,该技术对电压与油压变化的响应速度较快,可在短时间内完成减速度响应,避免出现设备启动冲
4、击现象。关键词:电液控制;矿井提升机;混合遗传算法;液压盘形制动控制中图分类号:TD534文献标志码:A文章编号:1003 0794(2023)05 0149 05Electrohydraulic Control Technology of Mine Hoist DecelerationConversion DeviceWu Weihu(Shanxi Tiandi Wangpo Coal Industry Co.,Ltd.,Jincheng 048000,China)Abstract:Aiming at the problem that the current control technolo
5、gy responds slowly to the change ofvoltage and oil pressure in the deceleration conversion device of mine hoist,which leads to the slowdeceleration response,and the impact when the hoist starts,which causes equipment failure,anelectrohydraulic control method for the deceleration conversion device of
6、 mine hoist was proposed.Tookthe electromagnetic proportional relief valve as the key electro-hydraulic component,and measured theflow of the servo valve.According to the deceleration calculation principle and the closed-loop controlgain principle,the control model of the deceleration conversion dev
7、ice was constructed.Added discbrake,built the mathematical model of disc brake,and completed the electrohydraulic control ofdeceleration conversion device.The application test results show that this technology has a fast responseto the change of voltage and oil pressure,and can complete the decelera
8、tion response in a short time toavoid equipment startup impact.Key words:electrohydraulic control;mine hoist;hybrid genetic algorithm;hydraulic disc brake control*山西天地王坡煤业有限公司项目(CG202105103);山西省科技攻关计划资助项目(MQ2020-10)149图1电磁比例溢流阀结构示意图1.导磁体外壳2.非工作气隙3.控制线圈4.工作气隙5.前端盖极靴6.限位片7.导套8.支撑环9.隔磁环10.推杆当此元件工作时,电磁铁
9、会产生相应的电磁力,根据电磁力对伺服阀的主阀进行控制。当前大部分减速转换装置的伺服阀采用三位四通的工作形式。装置稳态工作时伺服阀平衡方程Ei=ptd2cvdt2(O+Oc)cv(1)式中Ei伺服阀阀芯受力;pt阀芯与阀腔间的油液质量;cv阀芯位移;O阀芯弹簧刚度;Oc比例换向阀稳态液动力刚度。对式(1)进行整理,将其与电磁比例溢流阀基础结构有机融合,完成关键电液元件选型与设定。2构建减速转换装置控制模型在关键电液元件选型与设定的基础上,构建减速转换装置控制模型。在以往的研究中进行了大量的减速转换装置各部分传递函数计算及参数设定。因此本文将不对上述内容进行赘述,主要对其进行动态分析。在减速转换装
10、置运行过程中,制动力对重物会产生相应的减速度,结合减速控制传递函数,得到减速转换装置闭环控制模型W=X0(z2k2+1)1+(Vz+1)(zk+1)(z2k2+2zk+1)K(2)式中X0开环控制增益;k控制系数;信号增益;z原始信号;V原始减速转换控制系数。将式(2)作为减速转换装置控制模型,在此基础上得到电液控制方法。3矿井提升机减速转换装置的优化电液控制方法设计为更好利用电磁比例溢流阀实现电液控制,需将其转化为盘形制动器,即在原有电磁比例溢流阀结构中增加调节螺母及碟形弹簧座、制动器筒体,保证对减速转换装置进行控制。盘形制动器结构如图2所示。图2盘形制动器结构示意图1.制动钳体2.活塞3.
11、车桥部4.制动盘5.摩擦块盘形制动器可对装置中的流量进行连续控制,如想完成控制过程,需要构建相应的数学模型,并将其输入到减速转换装置控制终端,以此保证控制效果。盘形控制器数学模型构建分为两部分:(1)制动盘工作状态流入制动液压缸的流量H=(Ui+Uj)1+M1dzdt+CJdzdt(3)式中Ui制动器内泄漏系数;Uj制动器外泄漏系数;M1液压缸有效面积;z制动器活塞位移;C制动器油腔容积。(2)制动盘松弛状态HM1=md2zdt2+sdzdt+bz+bz0(4)式中m制动器活塞重量;s制动器活塞运动黏性阻尼系数;b弹簧刚度;z0制动器的预压缩量。以此为基础,开展电磁比例溢流阀的建模,以实现电液
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