调速型液力偶合器双机驱动同步调速与功率平衡控制方法探讨

    0　引言

    近年来,随着工业应用系统向大容量、高参数方向的不断发展,在大功率偶合器负载调速控制应用中越来越多地采用双机或多机共同工作,简单地可归纳为2种工作形式: (1)双动力驱动: 2台(或多台)偶合器共同驱动同一个负载,如煤矿输运中的长距离大运量带式输送机; (2)双机并联:偶合器独立驱动各自的负载,如大型钢铁公司除尘风机并联运行系统。双动力驱动系统的关键是解决驱动电机功率平衡问题;而双机并联运行系统则是要解决工艺流程中所要求的负载同步调速问题。针对调速型液力偶合器调速驱动中风机、水泵及带式输送机等此类常见的负载,解决系统多机联动控制存在的技术问题,提出合理、切实可行的自动控制方案,对工业生产及相应控制技术的发展都是很有意义的。

    1　双机并联运行使用偶合器同步调速的实现

    PID反馈控制是过程控制系统中应用最广泛的控制算法,其工程实现不必以被控对象的精确数学模型为前提,且PID控制规律本身就具有较强的自适应能力,即当被控对象动态特性参数在一定范围内变化时,系统仍能得到满足生产工艺过程的动态品质指标。因此,PID控制规律用于调速型液力偶合器的调速控制是比较适用的。

    (1)PID控制算法

    常规的PID控制原理如图1所示,PID控制器根据给定值r(t)与实际控制值c(t)构成控制偏差e(t)=r(t)-c(t)。将偏差的比例P、积分I、微分D通过线性组合构成控制量,对被控对象进行控制,故称为PID控制器。

    在模拟系统中,PID算法的表达式为

    在计算机控制系统中使用数字PID,因此需将式(1)离散化得到

    式中u(k)——调节器输出量;

    r(k)——给定值;

    c(k)——第k次输出采样值;

    K_P——比例系数(比例带的倒数);

    T_I——积分时间常数;

    T_D——微分时间常数;

    T——采样周期。

    式(2)则为数字智能仪表及工程实际闭环控制中使用的位置型PID算法基本表达式,适用于采用电动执行机构作为执行器的过程控制系统。目前工业生产中调速型液力偶合器勺管机构的驱动大多采用电动执行器。

    (2)双机并联运行系统同步调速解决方案

    采用外给定PID控制仪实现偶合器同步调速控制的原理如图2所示。

    其中1^#、2^#PID控制仪自成调节系统,只不过接受的是同一转速给定值信号,涡轮输出转速采样值与同样的给定值比较,偏差结果送PID运算输出,通过函数变换后再由模拟量模块转换为4~20 mA电流信号驱动电动执行机构。回路中可变函数发生器装置用于偶合器固有调节非线性的校正。