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千米深井特大型箕斗直线电机辅助提升系统及控制策略

Linear motor-assisted hoisting system and control strategy for extra-large skip in kilometer-deep wells

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千米煤矿深井中特大型箕斗的应用能够有效提高生产效率,但是随着箕斗体积和容量的持续增加会对传统钢丝绳矿井提升方式提出挑战,产生钢丝绳强度不足、寿命减少以及安全性降低等问题.针对传统钢丝绳提升箕斗时面临以上问题显露的不足,以煤矿千米深矿井作为工程背景,提出了一种采用垂直式永磁直线电机辅助驱动的特大型箕斗提升方案,能够在目前载重最大50 t箕斗的基础上再增加20Ü载重.首先,对辅助提升系统涉及的总体提升方案、矿井布置与选择、箕斗结构及增量设计、辅助提升电机结构设计等问题依次进行分析;其次,详细阐述了一种主从控制和并行控制相结合的控制策略,能够实现多种电机对箕斗的协同驱动,保证该辅助提升系统能够稳定运转;最后,利用MATLAB/Simulink建立了垂直式永磁直线电机辅助提升系统的单元电机和多电机矢量控制仿真模型,分析了该系统在匀速、速度突变以及制动工况下速度和推力的变化情况.结果表明,单元电机在恒速变负载情况下具有电机响应速度快、电机推力和速度变化稳定等特性;多电机控制模型在匀速和速度突变情况下主从电机速度以及输出推力跟随状况良好;辅助提升系统若采用主从速度跟随控制策略,难以在突发情况下及时稳定地进行制动,故在系统制动时应采用并行式同步控制策略.考虑到千米深井运行工况复杂,该仿真模型虽有所简化,但仍具有足够优良的同步跟随性和稳定性,研究结果对超深矿井特大型箕斗提升系统的设计开发具有重要理论价值和实际意义.

庄吉庆、鲍久圣、刘勇、葛世荣、张磊、阴妍、刘同冈

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中国矿业大学 机电工程学院,江苏 徐州 221116

中国矿业大学(北京) 机电与信息工程学院,北京 100083

箕斗 永磁直线电机 辅助提升 多电机同步控制 矿井提升机

国家煤矿安全监察局项目中国矿业大学重大项目培育专项江苏高校优势学科建设工程项目

2019-行管司-022-022014ZDPY10苏政办发[2018]87号

2022

10.13199/j.cnki.cst.2021-0106

煤炭科学技术
煤炭科学研究总院

煤炭科学技术

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.095
ISSN：0253-2336
年,卷(期)：2022.50(10)
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