散貨碼頭帶式輸送機(jī)節(jié)能控制方法研究.pdf

1、近年來，隨著我國散貨碼頭貨物吞吐量急劇增加，高耗能、低效率散料運(yùn)輸裝備造成的能源浪費(fèi)問題日益嚴(yán)重。帶式輸送機(jī)作為散料運(yùn)輸與裝卸最關(guān)鍵設(shè)備，具有運(yùn)距長、帶速高、運(yùn)量大等比較優(yōu)勢，但其驅(qū)動(dòng)功率通常依據(jù)最大運(yùn)輸量配置，且無論空載或輕載均為恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行，從而導(dǎo)致系統(tǒng)長期處于“大馬拉小車”狀態(tài)，能耗浪費(fèi)嚴(yán)重。因此，加快帶式輸送機(jī)智能化改造，提高其能源效率，是加快構(gòu)建節(jié)能、高效、集約型綠色碼頭的必由之路。帶式輸送機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性與負(fù)荷特性匹配最優(yōu)時(shí)可高

2、效運(yùn)行，因此，隨實(shí)時(shí)載荷自適應(yīng)節(jié)能控制技術(shù)一直是帶式輸送機(jī)智能調(diào)控的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。針對(duì)目前仍存在物料載荷檢測狀態(tài)不足、調(diào)控安全性低等問題，本文開展帶式輸送機(jī)能耗規(guī)律及其影響因素分析、物料瞬時(shí)流量激光測量、考慮實(shí)際載荷的動(dòng)力學(xué)建模、帶式輸送機(jī)節(jié)能控制等問題研究，以提升帶式輸送機(jī)節(jié)能控制的安全性和科學(xué)化。論文主要內(nèi)容如下：
　　首先，開展了帶式輸送機(jī)能耗規(guī)律及其主要影響因素研究：基于當(dāng)前公認(rèn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)理論推導(dǎo)出帶式輸送機(jī)兩種能耗測算模

3、型，確定了帶式輸送機(jī)能耗影響因素為結(jié)構(gòu)參數(shù)、工況參數(shù)及其它因素，其中工況參數(shù)是主要因素。基于此，設(shè)計(jì)并研發(fā)了帶式輸送機(jī)能耗測試試驗(yàn)裝置，確定了能耗測試試驗(yàn)方案及測試參數(shù)，對(duì)不同工況因素作用下帶式輸送機(jī)能耗規(guī)律進(jìn)行試驗(yàn)研究，揭示了帶式輸送機(jī)能耗規(guī)律及其主要因素影響程度，分析了目前能耗測算模型在精度上的局限性。
　　其次，開展了帶式輸送機(jī)物料瞬時(shí)流量激光測量研究：首先根據(jù)帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)計(jì)量原理及激光測量系統(tǒng)原理，提出基于激光掃描的物料

4、流輪廓激光數(shù)據(jù)采集方法，并建立物料流輪廓激光掃描坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方程。然后，分析物料流截面輪廓空間形態(tài)特征，提出物料流截面輪廓自動(dòng)提取方法，建立了物料流截面面積計(jì)算公式，包括基于三角面積積分和基于梯形面積積分方法，從而建立基于面元積分的帶式輸送機(jī)物料瞬時(shí)流量計(jì)算數(shù)學(xué)模型。最后，開發(fā)物料瞬時(shí)流量激光測量系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)測量準(zhǔn)確性和可靠性。
　　第三，開展了考慮實(shí)際載荷的帶式輸送機(jī)動(dòng)力學(xué)建模研究：基于物料流量激光數(shù)據(jù)建立實(shí)際載荷分

5、布模型，建立了實(shí)際載荷分布下輸送帶平衡方程。再次以帶式輸送機(jī)縱向特性作為分析對(duì)象，確立了考慮實(shí)際載荷的帶式輸送機(jī)縱向動(dòng)力學(xué)模型及各項(xiàng)參數(shù)。最后，基于Matlab仿真平臺(tái)分別建立帶式輸送機(jī)離散元仿真模型及軟啟動(dòng)控制模型，通過仿真試驗(yàn)分析實(shí)際載荷分布下帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)特性變化規(guī)律，為帶式輸送機(jī)節(jié)能控制策略確定提供基礎(chǔ)。
　　最后，開展了帶式輸送機(jī)節(jié)能控制策略研究。首先確立了帶式輸送機(jī)優(yōu)化控制目標(biāo)及約束條件，依托帶式輸送機(jī)真實(shí)能耗數(shù)據(jù)，建