Trên cơ sở hệ phương trình trên ta xác định được luật điều khiển tốc độ động cơ thay đổi tuyến tắnh theo thời dc=f(t) luật điều khiển có dạng như hình 3.14. Luật điều khiển tốc độ động cơ thay đổi tuyến tắnh theo thời gian, đơn giản dễ điều khiển song có nhược điểm tải trọng động lớn.
2. Luật điều khiển tốc độ động cơ thay đổi tuyến tắnh theo quãng đường [22]
Đối với tời trục mỏ ngoài yêu cầu thùng nâng chuyển động đúng vận tốc thiết kế ngoài ra thùng nâng còn phải phù hợp với tải trọng nâng và quãng đường làm việc theo quy định. điều đó đồng nghĩa với việc sau khoảng thời gian t nào đó thùng nâng cần chuyển động đúng vị trắ quy định tương ứng với tải trọng nâng.
đồng thời cả các yêu cầu trên đối với tời trục mỏ khi mà tải trọng luôn thay đổi. Do quãng đường chuyển động phụ thuộc vào vận tốc, gia tốc và thời gian, vì vậy có thể xây dựng luật điều khiển tốc độ động cơ theo quãng đường chuyển động của thùng nâng. Quãng đường chuyển động của thùng nâng trong mỗi khoảng thời gian dt được tắnh như sau:
Từ biểu thức tắnh vận tốc thay đổi tuyến tắnh theo thời gian và biểu thức tắnh toán quãng đường chuyển động của thùng nâng trong từng thời kỳ:
Trên cơ sở hệ phương trình trên xác định được luật điều khiển tốc độ động cơ thay đổi theo quãng đường dc=f(Sv), luật điều khiển có dạng phi tuyến được thể hiện trên hình 3.15.
Hình 3.16. Luật điều khiển tốc độ động cơ thay đổi theo quãng đường dc=f(Sv)
Với luật điều khiển tốc độ động cơ theo quãng đường, trong quá trình tăng tốc và giảm tốc gia tốc đều thay đổi nhưng quãng đường: tăng tốc, giảm tốc và chuyển động đều của thùng nâng không thay đổi khi tải thay đổi.
3. Lựa chọn phương pháp điều khiển tốc độ đặt cho phù hợp với tời trục mỏ
- Về phần trang bị điện, sử dụng các thiết bị điều khiển: PLC, biến tần để tự động hoá phần điều khiển hệ thống trục tải trong các quá trình khởi động, tăng tốc, giảm tốc, chạy đều, dừngẦ theo tốc độ, quãng đường đã đặt trước, sao cho điều khiển hệ thống được mềm dẻo tránh những va đập về cơ khắ, tiết kiệm điện năng.
- Đảm bảo tắnh an toàn, trong trường hợp có sự cố thì việc dừng máy phải được thực hiện ngay tức thì, để đảm bảo an tồn cho con người và các thiết bị khác.
- Xây dựng hệ thống điều khiển tự động trên cơ sở cơng nghệ đã có, bổ sung thêm phần điều khiển bằng PLC, biến tần.
- Thiết kế tận dụng tối đa các thiết bị của hệ thống cũ không ảnh hưởng tới tắnh chắnh xác độ ổn định của hệ thống mới.
Từ yêu cầu điều khiển, đặc điểm của máy sản xuất, và các quy định về an tồn sản xuất, có hai nguyên tắc điều khiển có thể lựa chọn là: điều khiển tốc độ động cơ theo thời gian, điều khiển tốc độ động cơ theo quãng đường.
- Luật điều khiển tốc độ đặt của biến tần theo thời gian
Từ khi bắt đầu khởi động thì hệ thống được tắnh thời gian để điều khiển và các khoảng thời gian định trước ứng với các tốc độ khác nhau được cài đặt trong PLC, từ đó cho các đầu ra tương ứng để điều khiển biến tần chạy đáp ứng được tốc độ yêu cầu.
Ưu điểm: đơn giản trong lập trình và lắp đặt, không cần các cảm biến.
Nhược điểm: Khơng linh hoạt, chương trình thực hiện khơng đúng hành trình khi xảy ra sự cố, khi tải khơng đồng đều thì điều khiển phức tạp, trong thời kỳ tăng tốc t1 thì vận tốc thùng nâng dao động mạnh, gia tốc và lực động lớn.
- Luật điều khiển tốc độ đặt của biến tần theo quãng đường
Để xác định được vị trắ của thùng nâng trên tuyến vận tải ta sử dụng chiều dài cáp tương ứng với quãng đường, rồi từ đó lập chương trình cho PLC điều khiển biến tần đáp ứng cho động cơ chạy với tốc độ đặt tương ứng với từng vị trắ khác nhau.
Ưu điểm: Luật điều khiển biến tần theo quãng đường sẽ điều khiển thùng nâng chuyển động với vận tốc êm dịu, gia tốc và lực động nhỏ. Sử dụng luật điều khiển bộ biến tần theo quãng đường chuyển động của thùng nâng cho các thông số động lực học nhỏ hơn cả.
Việc kết hợp biến tần với PLC đáp ứng được tương đối phù hợp với điều kiện của vận tải ở giếng nghiêng của mỏ, lắp đặt và vận hành đơn giản.
Nhược điểm: Thực hiện các biểu đồ vận tải theo các thời kỳ trong trường hợp có sự cố thì tốc độ sẽ thay đổi theo từng quãng đường, cho nên tốc độ thực tế không đạt được tốc độ đặt ban đầu theo quãng đường. điều này cần được quan sát và mơ phỏng thì sẽ khắc phục được.
Từ những phân tắch ở trên ta áp dụng luật điều khiển theo quãng đường kết hợp với luật điều khiển theo thời gian cho hệ thống truyền động điện Biến tần - động cơ điều khiển bằng PLC cho tời trục mỏ tại Công ty than Uông Bắ.
3.2.3 Xây dưng sơ đồ mô phỏng và đánh giá hệ thống truyền động điện tời trục giếng nghiêng giếng nghiêng
Thông số kỹ thuật của trục tải JK-2,5/ 20A Mã hiệu và ý nghĩa các ký hiệu:
- Mã hiệu: JK-2,5/20A
- Ý nghĩa của ký hiệu: + J: Tời nâng
+ K: Thiết bị điều khiển + 2,5: đường kắnh tang tời
+ A: Seri
* Thông số động cơ tời:
- Kiểu động cơ động cơ: JR 1512-8 - Công suất động cơ: 570 kW. - Điện áp: 6000 V; tần số 50Hz. - Tốc độ vòng quay: 738 vòng /phút.
- Dòng điện stato: 66,9A; hiệu suất: 94,3%; Cosϕ= 0,86 - Điện áp rơto: 526V; dịng điện rơto: 318A.
- Trọng lượng động cơ: 4750kg.
-Momen đà rôt GD2=2,5Kg.m2 (momen quan tắnh Jdc=GD2/4=0,63kg.m2)
* Hộp giảm tốc:
- Tỷ số truyền hộp giảm tốc: 20
Mômen quan tắnh của hộp giảm tốc: Jgt = 3.Jđc = 3.0,63 = 1,89Kg.m2
Tải trọng:
- Lực kéo tĩnh lớn nhất: 90 KN. - Tổng lực kéo đứt: 608KN.
- Thể tắch (1 xe goòng 3000 lắt) = 3m3.
- Trọng lượng riêng 2 xe gng khơng tải: G0 = 2x1500Kg =3000kg.
* Tốc độ của trục tải: - Tốc độ trung bình: 4,7 m/s. * Tang quấn cáp: - Số lượng tang: 01. - Đường kắnh tang: 2500 mm. - Chiều rộng tang: 2000 mm. - Số lớp cáp quấn vào tang: 3 lớp
Lớp 1 = 400m, Lớp 2 = 810m, Lớp 3 = 1290m
* Cáp thép:
- Cáp thép :
- Giới hạn độ bền: 180kg/mm2.
- Tổng trọng lượng: 230,118kg.
* Kắch thước bao (dài x rộng x cao): 10,3 x 9,08 x 2,83 (m)
Momen quán tắnh của tang Jtg=mtg(Dtg/2)2=359,6kg.m2
Biểu đồ nâng tải theo thiết kế của hệ thống trục tải JK - 2,5 [31]
Theo thiết kế làm việc của tời trục JK - 2,5/20A được nắp đặt tại cửa giếng nghiêng tại Công ty than Uông bắ đối với vận chuyển người, sử dụng biểu đồ nâng 5 thời kỳ hình 3.17, đối với vận chuyển than, đá đào lò và thiết bị vật liệu, sử dụng biểu đồ nâng 7 thời kỳ hình 3.18.