针对传统双驱动刮板输送机停机率高、链条张力波动大以及跟踪性能差的问题,创新性地提出了刮板输送机多永磁电机串联“驱动-传动”输送新模式,分析了多永磁电机串联驱动刮板输送机研发涉及的共性基础科学问题,并提出了四个需要突破的关键技术:①多驱动刮板输送机新构型设计;②多驱动刮板输送机非线性机-电耦合动力学建模;③多驱动刮板输送机链条张力脉动与主动控制;④串联驱动刮板输送机主动容错与自适应协同控制。永磁电机串联驱动刮板输送机的研发有望提高刮板输送机的智能化水平,促进煤机高端装备的水平和发展。
刮板输送机多永磁电机串联驱动新模式及关键技术
张强 ,刘伟 ,王聪 ,苏金鹏 ,刘峻铭 ,顾颉颖 ,张润鑫
山东科技大学 机械电子工程学院
装备智能化是煤炭行业高质量发展的必然趋势,伴随着煤矿超大采高、超长工作面的建设,刮板输送机不断朝着重型长运距的方向发展,并且永磁直驱已逐渐取代“异步电机+减速器”成为刮板输送机的主要驱动方式,而传统双驱动刮板输送机存在停机率高、煤流分布不均且能耗大、跟踪性能差的问题,尤其长运距下链条张力波动大造成驱动电机电路涌动,已成为制约我国刮板输送机智能化发展的主要难题。根据刮板输送机面临的主要问题和发展需求,提出了刮板输送机多永磁电机串联“驱动−传动”输送新模式,并阐述了多永磁电机串联驱动刮板输送机这一研究领域涉及的关键技术研究现状,包括刮板输送机故障诊断与状态识别技术、多电机串联驱动“机−电”耦合动力学特性、多永磁电机同步控制技术、多智能体自适应协同控制,对于多驱动刮板输送机的设计研发具有一定的适应性和借鉴性;针对刮板输送机多永磁电机串联驱动系统研究面临的难题,将该系统分为4项关键科学技术:①多驱动刮板输送机新构型设计;②多驱动刮板输送机非线性机−电耦合动力学建模;③多驱动刮板输送机链条张力脉动与主动控制;④串联驱动刮板输送机主动容错与自适应协同控制;从结构设计与优化、整机运维控制实现刮板输送机多永磁电机串联驱动系统技术攻关,提高刮板输送机的智能化水平,促进煤机高端装备的水平和发展。
二级教授
博士生导师
张强,男,满族,1980年8月生,辽宁岫岩人,中共党员,二级教授/博导,现任山东科技大学机械电子工程学院院长,兼任中国煤炭工业协会工业技术委员会委员、山东省机械工程学会常务理事、《煤炭学报》科学编辑、《煤炭科学技术》青年编委,主持国家自然科学基金项目5项(重点项目1项,面上项目3项)其他课题30余项,出版学术专著2部,第一作者/通讯作者发表SCI/EI论文60余篇,入选F5000学术论文2篇;授权发明专利50余项,获山东省等政府科技进步一等奖3项、辽宁省等政府科技进步二等奖4项,作为主要起草人完成国家能源行业技术标准6项。
矿山机械成套装备可靠性评估及智能化运维调控研究
以煤炭高效开采技术装备为基础,发展了非线性结构系统破坏力学,建立了静态条件下结构系统失效概率计算模型;提出了多点永磁驱动的调控方法,推导了主动容错与自适应的新算法;融合了装备磨损状态与材料性能劣化,构建了结构系统的渐变退化模型,确定了结构系统的最佳维护周期,保障了采掘装备的智能运维和可靠性运行。
张强,刘伟,王聪,等.刮板输送机多永磁电机串联驱动新模式及关键技术[J].煤炭科学技术,2024,52(2):238−252.
ZHANG Qiang,LIU Wei,WANG Cong,et al. New mode and key technology of series drive of multiple permanentmagnet motors for scraper conveyor[J]. Coal Science and Technology,2024,52(2):238−252.