【正文】 煤損失、提高產(chǎn)品質(zhì)量和分離效率發(fā)揮重要的作用。關鍵詞：跳汰機，自動排料系統(tǒng)，交換磁阻電機關鍵字：跳汰機，自動排料系統(tǒng)，開關磁阻電機Ⅰ.簡介跳汰機是一種機械礦物分選設備，并且在大型規(guī)模的現(xiàn)代化煤礦選煤廠占有重要地位。然而,跳汰機自動化水平已經(jīng)過時。跳汰選煤的落后控制方式制約著產(chǎn)品質(zhì)量、分離效率和處理能力,原因之一是跳汰機在排料系統(tǒng)中使用低效率的電機。如何提高電機效率對提高選煤效率和穩(wěn)定煤炭洗選產(chǎn)品質(zhì)量有重要的意義。 具有更好的起動特性開關磁阻電動機(SRM)適合在不利的環(huán)境條件、高溫甚至強烈振動條件下啟動并保持較高的效率。根據(jù)這些特點,我們用開關磁阻電動機SMR,而不是傳統(tǒng)的異步電機系統(tǒng)開發(fā)跳汰機自動排料系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明,基于SRM的跳汰機自動排料系統(tǒng)是可行的,在穩(wěn)定潔凈煤灰分、減少潔凈煤損失、提高產(chǎn)品質(zhì)量和分離效率可以發(fā)揮重要的作用。Ⅱ. 開關磁阻電機速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)開關磁阻電機的速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由SRM、電力轉(zhuǎn)換器、控制器和檢測器組成，如圖1。圖1 開關磁阻電機速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1) 開關磁阻電機開關磁阻電機是開關磁阻電機速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的關鍵。2) 功率轉(zhuǎn)換器功率轉(zhuǎn)換器是一個為開關磁阻電機提供驅(qū)動和電能的電路裝置。依靠功率轉(zhuǎn)換器的開關狀態(tài)來合理控制完成調(diào)速。功率轉(zhuǎn)換器的成在整個開關磁阻電機速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中占很大比重,從而選擇和設計合適的功率轉(zhuǎn)換器是開關磁阻電機速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中提高性價比的關鍵因素之一。3）控制器控制器是中樞系統(tǒng)和將起到重要的作用?？刂破鞯墓δ?，根據(jù)實際系統(tǒng)運行狀態(tài)，處理外部輸入指令，速度反饋信號，電流傳感器反饋信息和位置傳感器與控制工作狀態(tài)的主要開關設備電力轉(zhuǎn)換器，因此，實現(xiàn)控制的開關磁阻電動機運行狀態(tài)，滿足運行要求。 4）檢測器為了使開關磁阻電機正常運行，相應的相繞組轉(zhuǎn)子導電時必須去某些位置和各階段轉(zhuǎn)換繞組應正確。否則，電機不但不能按要求操作，而且可能發(fā)生如電機反轉(zhuǎn)，停止或旋轉(zhuǎn)隨機的現(xiàn)象。為了獲得在馬達運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子的瞬時位置，角度位移傳感器必須安裝在電機轉(zhuǎn)子位置來輸出正確的信息。這也是開關磁阻電動機和其它電機一個很明顯的區(qū)別。III. 開關磁阻電機速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)使用的控制器采用單片機和硬件電路相結(jié)合的方法來對開關磁阻電機速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行設計。硬件電路負責監(jiān)管任務而單片機快速完成復雜的功能,例如邏輯及參數(shù)設置。采用AT89C51單片機作為控制器的核心部件,除此之外,其他控制電路例如位置檢測器、電流和電壓檢測器、過流保護、過壓保護、模擬和數(shù)字輸入、輸出電路和顯示電路等也一樣。開關磁阻電機速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制框圖如圖2所示。圖2 控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)AT89C51單片機控制的重要組成部分，它的功能是將給定的外部旋轉(zhuǎn)速度值與電機速度的實際值進行比較，然后根據(jù)之前確定PID調(diào)節(jié)公式計算可控變量(主要包括電流斬波的基礎值Ig和電機繞組角度θon)，最后，基于外部操作要求(旋轉(zhuǎn)時針或逆時針旋轉(zhuǎn))和位置傳感器的波狀決定相應的輸出信號。此外，也有一些單片機完成顯示功能，例如，過電壓、低電壓、超載和系統(tǒng)狀態(tài)等等。（1）位置傳感器信號輸入電路的作用是將電機上的位置傳感器信號波形輸入提供給單片機，同時還兼?zhèn)涓綦x保護作用。單片機根據(jù)該電路提供的波形可以確定電機轉(zhuǎn)子的位置從而決定相應輸出信號，另外還可以根據(jù)傳感器波形周期計算出電機實際運行速度值以便進行PID運算及其他功能處理。（2）相中斷電路的作用主要是當位置傳感器波形狀態(tài)發(fā)生變化時產(chǎn)生中斷信號給單片機從而為下一相相信號輸出做準備。（3）鎖相倍頻電路的作用是將位置傳感器信號周期倍頻。從而是計算機準確在導通角和關鍵角處輸出相應的相通斷信號。（4）A/D轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)速給定電路是將用戶設置的模擬轉(zhuǎn)速給定值通過A/D轉(zhuǎn)換模塊變換為數(shù)字量輸入給計算機。（5）過壓、欠壓保護電路的作用是當功率電路的電壓超過規(guī)定電壓值和控制電源電壓低于給定值時給計算機發(fā)出報警信號從而是計算機做出相應處理及保護措施。（6）外部操作電路的主要作用是將用戶要求，比如起到、停車、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、電動、制動、點動及聯(lián)鎖控制信息等輸入給計算機，同時又起到與外部隔離作用。（7）復位電路主要分為：上電復位、手動復位及自動復位。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障是通過分為使其回復到正常狀態(tài)。（8）顯示電路的作用是顯示電機調(diào)速系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)。主要有給定轉(zhuǎn)速顯示、給定速度與實際速度同步、過載及堵轉(zhuǎn)顯示、過壓及欠壓顯示、運行顯示及電源顯示等。（9）相信號輸出接口電路的作用是將單片機輸出的相應相信號輸出給外部接口電路從而起到與單片機接口隔離的作用；轉(zhuǎn)向控制電路的作用是根據(jù)使用者的操作要求決定電機運行的轉(zhuǎn)向：正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。（10）D/A轉(zhuǎn)換及低速斬波電路的作用是當電機運行低于低速區(qū)域時，將被控變量通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量與電機繞組的實際電流值進行比較從而控制電機繞組峰值電流。（11）限流保護電路的作用是當電機繞組電流超過額定電流值時輸出信號從而使所有相輸出信號處于關斷狀態(tài)，起到保護主電路大功率晶體管及電機繞組的作用。（12）邏輯與電路的作用是將上述三者信號進行邏輯與處理后輸出至相應的推動級電路進行放大、隔離來驅(qū)動功率電路。IV. 開關磁阻電機速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的軟件設計AT89C51單片機軟件編程控制器的使用的是匯編語言。模塊化設計用于提高文檔的可讀性和可移植性。在該控制系統(tǒng)中,控制軟件應滿足以下要求：1）以確保電機無死區(qū)以及在開始擁有足夠大的啟動力矩降低扭矩脈動啟動過程。2）能實現(xiàn)電機在兩個工作狀態(tài)平穩(wěn)過渡,即低速電流斬波和高速度的角度位置。3）能夠接收和外部故障信號進行判斷和保護信號，診斷和顯示故障及獲得相應的預防措施。4）在軟件程序中使用模塊化方法，盡量少通過變量和標志在子程序和傳遞參數(shù)之間產(chǎn)生關系。軟件編程包含有主程序,啟動模塊,運行模塊和中斷模塊。主程序流程如圖3。圖3 控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)V. 基于SRM的跳汰機自動控制系統(tǒng)A．跳汰機自動排料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為了產(chǎn)品及時和不斷的排放，為獨立的產(chǎn)品保持穩(wěn)定和適當?shù)拿簩雍穸龋F(xiàn)代跳汰機都用自動排料設備。跳汰機的自動排料裝置主要由跳汰機篩板、插板、傳感器、泵、電磁閥、液壓缸組成。圖4介紹了跳汰機自動排料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。B．開關磁阻電機在跳汰機自動排料系統(tǒng)中的應用跳汰機自動排料系統(tǒng)的目的是通過控制排放數(shù)量保持床層厚度在跳汰室的穩(wěn)定。床厚度穩(wěn)定是使跳汰機保持更好分離狀態(tài)的重要條件，因此，需強烈地注意跳汰機自動排料系統(tǒng)。跳汰機自動排料系統(tǒng)控制的基本原理是檢測在跳汰室中的浮床厚度，然后跳汰床厚度信號被送去控制器，根據(jù)給定的床厚度和實際反饋床厚度比較，通過控制算法計算來使控制器輸出信號控制流量閥或手推車，從而，控制排放的數(shù)量和穩(wěn)定床厚度。圖5說明了通過開關磁阻電機控制的跳汰機自動排料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實驗結(jié)果表明，使用開關磁阻電機驅(qū)動跳汰機物料排放裝置能更好的獲得優(yōu)質(zhì)質(zhì)量煤炭，改善分離密度，提高生產(chǎn)效果和能力。VI．結(jié)論從跳汰機物料排放裝置的驅(qū)動電機來看，開關磁阻電動機調(diào)速控制技術應用在自動排料系統(tǒng)已被接受。 在這個系統(tǒng)中,性能較高的開關磁阻電機是用來取代傳統(tǒng)的異步電機。開關磁阻電機的特點，如適合經(jīng)常在不利的環(huán)境條件啟動、高溫、甚至強烈振動條件下，能被充分利用。因此，基于開關磁阻電機的跳汰機自動排料系統(tǒng)是可行的并且可以在穩(wěn)定潔凈煤灰分、減少潔凈煤損失、提高產(chǎn)品質(zhì)量、分離效率發(fā)揮重要的作用。