趙晨光

（內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)局生產(chǎn)安全裝備處，內(nèi)蒙古呼和浩特010051）

0 引言

煤炭在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位[1]，為我國(guó)的社會(huì)發(fā)展做出了不可替代的貢獻(xiàn)。帶式輸送機(jī)是井下重要的運(yùn)輸設(shè)備，其工作狀態(tài)直接影響礦井的產(chǎn)量。某煤礦的皮帶輸送機(jī)寬度為800 mm，井下安裝長(zhǎng)度2 050 m，部分輸送機(jī)可軟停車、軟啟動(dòng)。設(shè)計(jì)煤礦帶式輸送機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以明顯地提高某礦的經(jīng)濟(jì)效益。所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)在某煤礦850/1#、850/2#帶式輸送機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)，效果良好，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)速度調(diào)節(jié)，在保證運(yùn)輸能力的條件下，降低了設(shè)備損耗，延長(zhǎng)了帶式輸送機(jī)的使用壽命。

1 自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 輸送機(jī)工作原理

帶式輸送機(jī)又稱膠帶輸送機(jī)，具有運(yùn)輸能力強(qiáng)、運(yùn)輸距離短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行高速平穩(wěn)、噪音低等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于井下的煤炭運(yùn)輸。帶式輸送機(jī)主要包括機(jī)架、輸送帶、轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒、拉緊裝置、輸送帶、托輥機(jī)架及傳動(dòng)裝置[2]；皮帶繞過兩端的滾筒，利用輸送帶卡子連接兩個(gè)接頭；上、下托輥負(fù)責(zé)支撐皮帶，通過拉緊裝置，對(duì)輸送帶施加預(yù)緊力；電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主滾筒旋轉(zhuǎn)，依靠主滾筒和輸送帶的摩擦力，帶動(dòng)皮帶旋轉(zhuǎn)，完成運(yùn)輸工作。

1.2 自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)硬件組成

自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由控制裝置、執(zhí)行電機(jī)、變頻器和負(fù)載電流檢測(cè)等組成?？刂蒲b置包括A/D、D/A轉(zhuǎn)換器和PLC，變頻器主要包括本安控制腔、隔爆殼腔、變頻調(diào)速系統(tǒng)等，變頻器的電流經(jīng)過反饋后變成負(fù)載電流信號(hào)。

具體硬件組成：

（1）控制裝置：三菱公司制造的FX1N-60MR-001、FX1N60MR-D和FX2N-64MR-001。

（2）變頻器：4臺(tái)三菱公司制造的FR-D720S-0.4K-CHT隔爆變頻調(diào)速裝置。主要負(fù)責(zé)交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，目的是讓電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和軟停車。

（3）4臺(tái)交流電機(jī)（4×250 kW）。

煤礦帶式輸送機(jī)自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由PLC通過A/D模塊搜集本級(jí)和前級(jí)帶式輸送機(jī)的電流信號(hào)[3]，經(jīng)過軟件分析之后，判斷帶式輸送機(jī)的負(fù)荷情況，利用D/A模塊輸出控制信號(hào)，相應(yīng)調(diào)整帶式輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，保證帶式輸送機(jī)處于最合適的工作狀態(tài)。

1.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

帶式輸送機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制裝置包括D/A、A/D轉(zhuǎn)換器和PLC，可編程PLC控制器控制整個(gè)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)軟件的主程序[4]包括負(fù)載信號(hào)搜集、控制信號(hào)運(yùn)算和控制輸出等。圖1為控制系統(tǒng)軟件流程圖。

圖1 控制系統(tǒng)軟件流程圖

ZJT變頻器的控制方式包括就地控制和遠(yuǎn)程控制，兩種模式可以相互切換，同時(shí)具備故障診斷功能。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障之后，變頻器可以把信號(hào)傳給控制器，控制器輸出報(bào)警信號(hào)和停車信號(hào)。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

此自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)在某煤礦的850/1#、850/2#皮帶輸送機(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3 Mt/a，現(xiàn)開采3#煤層，3#煤層平均厚度為6.2 m，最低厚度4.3 m，最高厚度7.5 m，采用放頂煤采煤法進(jìn)行回采，采煤高度為2.8 m，放煤高度為3.4 m。

2.1 試驗(yàn)輸送機(jī)基本參數(shù)

850/1#帶式輸送機(jī)型號(hào)為SJ-44SDJ-44，最大運(yùn)煤量800t/h，額定電壓660 V，額定電流230 A，輸送帶長(zhǎng)500 m，坡度為8°，電機(jī)型號(hào)為Y100L-2。

850/2#帶式輸送機(jī)型號(hào)為STJ-120*2200，最大運(yùn)煤量1 200 t/h，輸送量額定電壓660 V，額定電流230 A，輸送帶長(zhǎng)600 m，坡度為6°，電機(jī)型號(hào)為Y100L-2。

2.2 試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)內(nèi)容主要包括：

（1）電動(dòng)機(jī)負(fù)載與電流的關(guān)系；

（2）電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度與控制頻率的關(guān)系；

（3）根據(jù)前兩個(gè)試驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)行輸送機(jī)自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的軟停車和軟啟動(dòng)。

2.3 試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)置

變頻調(diào)速裝置的工作頻率在0～50Hz之間，精確度為1%Hz；電機(jī)的啟動(dòng)和停止時(shí)間控制在20 s之內(nèi)，同時(shí)還包括過流、欠壓、漏電、過載、過壓等保護(hù)功能。

試驗(yàn)內(nèi)容是搜集850/1#、850/2#帶式輸送機(jī)的電流信號(hào)，判斷輸送機(jī)的工作狀態(tài)，對(duì)輸送機(jī)的速度做出相應(yīng)調(diào)整。主要記錄數(shù)據(jù)包括：輸送機(jī)的電流、接收電流信號(hào)到發(fā)出控制信號(hào)所需時(shí)間，方便調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靈敏度。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

在某礦井實(shí)際應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)，此系統(tǒng)可以有效優(yōu)化帶式輸送機(jī)的相關(guān)參數(shù)。如：降低帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)其他電氣設(shè)備的影響，降低帶式輸送機(jī)的損耗，增加帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性，延長(zhǎng)輸送機(jī)的使用壽命，提高生產(chǎn)效率。

3 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了一套帶式輸送機(jī)自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并在某煤礦成功應(yīng)用，可以根據(jù)輸送機(jī)的工作狀態(tài)，相應(yīng)調(diào)整輸送機(jī)速度，使輸送機(jī)在最佳負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行。自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)提高了井下自動(dòng)化水平，可以為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的研究?jī)r(jià)值。

[1]劉璐，朱一凡.基于PLC與組態(tài)王的帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械，2010，31（6）：20-22.

[2]張旺，郭猛，周梁.管狀帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)及在濟(jì)鋼的應(yīng)用[J].科技信息，2012（11）：131.

[3]王建華，許紀(jì)倩.帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)和選型專家系統(tǒng)的研究[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2001（4）：13-16.

[4]王志奎，朱清慧.可編程序控制器和交流變頻器在開環(huán)、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2002（7）：27-29.