1、 本科毕业论文（设计、创作） 题目： 大型带式输送系统启动方法的设计 学生姓名： xxx 学号： xxxxxx 所在院系： 信息与通信技术系 专业： 电气工程及其自动化 入学时间： 2010 年 09 月 导师姓名： xxx 职称 /学位： xxxx/xxx 导师所在单位： xxxxxxxxxxxxx 完成 时间： 2014 年 5 月 安徽三联学院教务处 制 安徽三联学院毕业论文 1 大型带式输送系统启动方法的设计 摘要 : 随着经济技术的发展我国对于大运量、长距离、功率大、速度快的物料输送的需求越来越大，而带式输送机不仅具有长距离、大运量、运输连续等特点，而且运行可靠，容易实现自动化集中控
2、制。故长距离、高带速、大运量带式输送机越来越多地应用于实际生产中。 当启动输送机时，会因为加速度由大降到最小的突变而引发黏弹性变形，对机器部件形成的瞬间冲击，甚至破坏整个带式输送机。因此合理的选择 起动装置实现正确的软启动方式不仅可以改善输送机的启动性能，还可以大大延长机器的使用寿命，同时减少启动时电网产生的冲击。本文对各类启动方式进行研究、作出对比，并设计实现了针对大型带式输送系统的变频软启动方案。 关键词： 启动； 带式输送机； 变频器软启动 安徽三联学院毕业论文 2 Design of large belt conveyor system startup methods Abstract
3、: With the development of Chinas Economic Belt conveyor; frequency converter soft starter安徽三联学院毕业论文 I 目录 第一章 绪 论 . 1 1.1 带式输送机的简介 . 1 1.1.1 带式输送机的工作原理 . 1 1.1.2 带式输送机的发展及趋势 . 1 1.2 大型带式输送机软启动的技术关键 . 2 1.3 常见软启动方式 . 2 1.4 课题研究内容及意义 . 2 第二章 带式输送机的软启动方法 . 3 2.1 常用的软启动方法 . 3 2.2 各软启动方法的性能比较 . 7 第三章 带式输送
4、机的变频启动 . 10 3.1 变频器简介 . 10 3.1.1 变频器的工作原理 . 11 3.1.2 MICROMASTER MM440 变频器的结构 . 12 3.2 变频器的三种控制方法 . 14 3.3 PLC 简介 . 15 3.3.1 PLC 组成 . 15 3.3.2 S7-200 的工作原理 . 16 3.3.3 S7-200 硬件简化框图 . 17 第四章 带式输送机的启动方法 . 19 4.1 PLC 控制变频器电气原理图 . 19 4.1.1 PLC 控制结构框图 . 19 4.1.2 电气原理图 . 20 4.2 PLC 控制变频器软启动特性曲线 . 20 4.3 P
5、LC 控制变频器软启动的程序梯形图 . 21 第五章 结论 . 27 致谢 . 28 参考文献 . 29 安徽三联学院毕业论文 1 第一章 绪 论 1.1 带式输送机的简介 1.1.1 带式输送机的工作原理 带式输送机其皮带是绕过头、尾滚筒的由上托辊、下托辊作为承载装置以及牵引装置的形成封闭环路的一种带式输送机器，动力的传递是借助于驱动装置和运输带之间产生的摩擦力，从而 完成材料输送。带式输送机主要组成如图 1-1所示。 图 1.1 带式输送机简图 1.1.2 带式输送机的发展及趋势 发明后经过 200 多年发展的带式输送机，现在已广泛应用于煤炭、化工、矿山等行业，尤其是在新技术和新材料的采用
6、中，第三次工业革命后，带式输送机的发展进入了一个新的篇章。如今，在输送量方面，距离测度，经济效益，它已可以同火车、汽车运输相当，已是国民经济中不可缺少的关键性设备。 因为市场的不断发展，因此要求带式输送机朝运 输能力大、装卸方便、可靠性和自动化程度高等方向发展 ，而 带式输送 机对于产品质量、 安全 可靠性以及性能 ，也提出了更高的要求。 安徽三联学院毕业论文 2 1.2 大型带式输送机软启动的技术关键 输送机的良好启动方法会对启动性能产生影响， 将 会极大 降低大型带式输送机的功率消耗， 降低 初期投资和后期运行成本， 结合这些问题，在大型带式输送机的实际应用上， 启动装置来实现的 几项 技
7、术指标如下： 1、 在一个范围内有效调整启动时间实现平稳满载启动； 2、 输送机带载起动时具有足够大的起动转矩可以启动； 3、 合理的、且足够小加速度，从而减少各输送机部件接受的冲击力； 4、 电动机起动时对电网的冲击小，最好能使电动机无载起动； 5、 应具有良好的质量、可控 性、安全性。 1.3 常见软启动方式 软起动起动电流小，起动转速稳定可靠，对电网冲击小，起动曲线可根据实际工况调节，从而减少起动时对装置的影响，降低对设备的损害，延长了设备使用寿命。主要是降低了起动电压与电流 。 主要软启动方式： 1.BOSS 系统软启动； 2.液力调速装置软启动； 3.CST 软启动； 4.变频调速装
8、置软启动； 5.液体粘性传动装置软启动； 6.交流电机软启动器。 1.4 课题研究内容及意义 本文主要针对大型带式输送机启动时，产生的一系列问题，而选择合适起动装置和选择合适的软启动方式以改善输送机的启动性能，延长带式输 送机的寿命，减少对电网的冲击。 启动机的合理选择将给企业带来巨大的经济效益。带式输送机初期需要投入资金较大 ,运行的费用较高，合理选取启动方式对节约工程投入资金、降低运营成本、延长机器使用寿命、减少启动对电网冲击极为重要。因此本文研究内容是选择 合理的起动装置并实现正确的软启动方式。 安徽三联学院毕业论文 3 第二章 带式输送机的软启动方法 多数电气设备在实际应用中是采用比较
9、方便维护以及操作、起动时间短、常用系统接线较为简单而且直接的起动方式。但是直接起动的可控性、安全性都不高，还存在很大局限性 : (1)启动电机的电流瞬时 值一般是运行时电流的 4至 7倍，瞬时电流过大会造成电压突然下降导致电网受到冲击，对其他电气设备造成影响。 (2)瞬时启动电流过大导致电机线圈过热，绝缘老化，也可能会烧毁电机，影响电动机的使用寿命。 (3)直接起动的电机在起动时，其电气系统的突变易导致对机械系统造成冲击。 因此，输送机良好的启动方式，对输送带的运行性能有直接影响，而且还影响资本投入，所以它有控制的必要。而 软起动起动电流小，起动转速稳定可靠，对电网冲击小，起动曲线可根据实际工
10、况调节，从而减少起动时对装置的影响，降低对设备的损害，延长了设备使 用寿命。能很好解决直接启动中的问题，符合输送机的启动要求。 2.1 常用的软启动方法 国内外文献认为目前比较常用的软启动设备是：各种 交流变频调速装置、液体粘性传动装置、液力调速装置、电机软启动装置、 BOSS 系统以及 CST 等。 1. 液力调速装置 图 2.1 调速型液力耦合器装置 如图 2.1 是调速型液力耦合器装置，液力耦合器、电动执行器、供油泵、油箱传感器等组成液力调速装置。 电机驱动泵轮转动带动工作油，变成压力高、速度快的工作油液流，冲击使涡轮机叶片 旋转， 输出轴 和 涡轮连接 把 油的动能和势安徽三联学院毕业
11、论文 4 能转换 变成 机械能 并 输出 出去， 带动工作机械工作，如此循环 ，而实现功的传递。 2.CST 图 2.2 CST 结构示意装置 图 2.2CST 结构示意装置，是由美国道奇公司研究制造的一种可控软起、制动的新式 机电一体化装置 CST 液体黏性调速器 。 湿式离合器、多级行星齿轮减速器、液压控制装置和润滑冷却构成 CST 液体黏性调速器， 是输出级降速驱动器。启动时， 离合器液压缸不加压，输出轴和行星架不转而行星轮自转，而达到无载 启动。达到一定转速后，通过液压系统向离合器加压，实现带动负载启动。 3.交流电机软启动器 图 2.3 软启动器的原理 安徽三联学院毕业论文 5 实际
12、上，如图 2.3 是软启动器是一种触发角可以变化的晶闸管并使调整电压电路输出产生电压改变的交流调压器。从而使得该 软启动器启动 电机 过程平滑升压 ，最后在晶闸管完全导通状态下时的电压下工作。现在软启动器大多采用接入电源以及电动机定子中间的晶闸管作为调节器， 三相 桥式 全控整流电路是一种典型的电路。 4.BOSS 系统的工作原理 基于牛顿流体摩擦力学原理。 液体粘性软启动装置的 BOSS 液体粘性软启动系统是其核心组成部分，属于电机和减速器之间驱动负载的转动大功率的装置。按照 牛顿内摩擦定理，里面的液粘软启动设备负荷量的大小不同时，应当选取十几组不同的内摩擦片和对偶摩擦片，由输入轴与齿相连，
13、输出轴与键轴相连。通过掌握剪切不同的油膜厚度，从而完成该启动设备限制输出转矩以及电动机软启动的目。 5. 液体粘性传动装置的工作原理 图 2.4 液体粘性软启动装置 图 2.4 是液体粘性软启动装置简单结构图，该启动设备传递转矩的方式是通过油膜不同的剪切力也就是液体的粘性。主要结构为传动轴、摩擦片、密封件、弹簧、控制油缸及 壳体等。带式输送机的调速是通过主动摩擦片旋转时，控制油缸中的油压大小改变摩擦片中间油膜的厚薄，从而改变输出的转速和转矩的大小来实现的。 安徽三联学院毕业论文 6 6.变频调速的工作原理 图 2.5 是交 -直 -交变频器的主电路，是由整流器、滤波器及逆变器组成的。用电力半导
14、体元件的通断功能将进入功率器件的交流电源的频率改变的电能控制设备就是变频器。组 成交 -直 -交三相变频器原理 ,逆变电子元件 根据 v1， v2，v3， v4， v5， v6， v1的顺序开启 时为 正相序的工作 ； 逆变电子元件 根据 v6， v5，v4， v3， v2， v1， v6的 顺序开启 时为 负序工作 。根据公式计算 N = 60F / P（ N为电机的速度， F 交流电源频率， P 电机极对数），我们可以看到电机速度的变化是遵循交流电源的频率变化的。 因此 只要改变电子元件的导通周期 T 和电子元件的导通时间就可分别得到所需的交流变频电源频率和交流变频电源电压。 图2.6 是变频驱动三相电动机的特征曲线。 f1f2f3 f1 f2 f3 图 2.6 变频驱动的三相异步电动机启动时的特 征曲线 O 转矩 T
