任世杰

（同煤集團(tuán)煤峪口礦，山西 大同 03700）

帶式輸送機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于煤礦、電廠等領(lǐng)域的連續(xù)輸送設(shè)備，具有運(yùn)輸距離長、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)。近些年，隨著煤礦企業(yè)規(guī)模的不斷加大，帶式輸送機(jī)也已成為了煤炭生產(chǎn)不可缺少的重要設(shè)備。從二十世紀(jì)九十年代起，我國就不斷學(xué)習(xí)國外技術(shù)，經(jīng)過大量的科研，我國帶式輸送機(jī)的發(fā)展有了較大的進(jìn)步。但是，隨著功率的不斷增大，其能耗問題也越來越突出，這是由于無論輕載還是重載情況，電動(dòng)機(jī)都以恒定的速度運(yùn)行，工作效率很低，能源浪費(fèi)巨大，并且增加了企業(yè)的用電成本。因此，帶式輸送機(jī)的節(jié)能方法是值得關(guān)注的問題。

1 帶式輸送機(jī)的節(jié)能運(yùn)行分析

采煤過程中，受客觀技術(shù)條件和地質(zhì)條件的影響，煤炭產(chǎn)量是不斷變化的，煤倉中的煤量也不是一個(gè)恒定不變的數(shù)值。這就導(dǎo)致帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過程中，也存在運(yùn)輸量的波動(dòng)變化。但是，目前我國帶式輸送機(jī)一般是工頻下，以固定速度運(yùn)行，但帶式輸送機(jī)工作過程中不可能一直保持滿載運(yùn)行，還有輕載和空載狀態(tài)，固定速度運(yùn)行降低了電動(dòng)機(jī)效率，功率因數(shù)較低，產(chǎn)生了大量的能量浪費(fèi)。因此，為了提高帶式輸送機(jī)的運(yùn)行效率，降低電能的損耗，就需要對帶式輸送機(jī)的運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，即根據(jù)不同的載量采用不同的帶速。通過調(diào)節(jié)速度的快慢，達(dá)到節(jié)約電能，延長設(shè)備使用壽命的目的。

2 帶式輸送機(jī)電氣節(jié)能控制方案

本文研究帶式輸送機(jī)的電氣節(jié)能控制，以節(jié)能調(diào)節(jié)裝置為核心，通過對多種測量信號(hào)（倉位、負(fù)荷重量、運(yùn)行速度）的監(jiān)測與計(jì)算，調(diào)節(jié)給煤機(jī)的給煤量，盡可能保證給煤量達(dá)到輸送機(jī)的設(shè)計(jì)運(yùn)輸量，實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)運(yùn)行效率的優(yōu)化，同時(shí)給調(diào)速裝置發(fā)出信號(hào)，控制調(diào)速電機(jī)控制皮帶機(jī)速度。為了實(shí)現(xiàn)對運(yùn)量的準(zhǔn)確監(jiān)測，應(yīng)該在煤倉內(nèi)配置料位計(jì)。

圖1 控制方案結(jié)構(gòu)框圖

2.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1.1 PLC

由于工作環(huán)境復(fù)雜，存在各種干擾，為了確保系統(tǒng)的可靠性，選擇SIEMENS公司s7-300PLC作為系統(tǒng)核心。該系列PLC能夠滿足系統(tǒng)要求同時(shí)擁有豐富的I/O模塊?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需求進(jìn)行模塊的選擇、擴(kuò)充等。帶式輸送機(jī)的PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。從圖中可以看出，PLC的數(shù)據(jù)采集通過I/O模塊輸入，變頻器數(shù)據(jù)通過總線接入，現(xiàn)場HMI通過多點(diǎn)接口協(xié)議接入。這樣可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制要求。另外，為了提高系統(tǒng)的可靠性、隔離干擾，需要在輸入和輸出通道加入光電耦合器。

2.1.2 保護(hù)裝置

保護(hù)裝置主要包括以下幾個(gè)方面：①智能拉線開關(guān)。其作用是為了確保當(dāng)維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)輸送機(jī)故障時(shí)能夠控制輸送機(jī)停機(jī)，并通過配置撥碼開關(guān)記錄動(dòng)作位置。②智能跑偏開關(guān)。其作用是當(dāng)皮帶發(fā)生跑偏時(shí)觸發(fā)開關(guān)啟動(dòng)控制操作。③速度傳感器。其作用就是為了對輸送機(jī)低速打滑、超速等特殊情況進(jìn)行及時(shí)控制。④溫度傳感器。其作用是保護(hù)電機(jī)，當(dāng)溫度過高時(shí)，發(fā)出信號(hào)。⑤堆煤傳感器。其作用是保護(hù)皮帶運(yùn)輸，防止機(jī)頭堆積煤。當(dāng)檢測到煤位超限時(shí)，發(fā)出警報(bào)并停機(jī)。⑥撕裂傳感器。其作用是預(yù)防輸送帶受外力作用而撕裂。⑦超溫灑水裝置。安裝在帶式輸送機(jī)機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部，當(dāng)監(jiān)測溫度超過預(yù)設(shè)值時(shí)，啟動(dòng)灑水閥門，實(shí)現(xiàn)灑水降溫。⑧煙霧傳感器。其作用是監(jiān)測易產(chǎn)生煙霧處的煙霧濃度，超限時(shí)發(fā)出報(bào)警。⑨聲光報(bào)警裝置。

圖2 硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖

2.2 軟件設(shè)計(jì)

本文的設(shè)計(jì)是針對帶式輸送機(jī)起動(dòng)后，根據(jù)煤倉位置、皮帶機(jī)負(fù)荷重量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，控制給煤機(jī)和帶式輸送機(jī)的聯(lián)動(dòng)控制。PLC根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)控制其運(yùn)行速度。最終的效果是通過對帶式輸送機(jī)運(yùn)載情況的監(jiān)測控制運(yùn)行速度，以提高運(yùn)行效率，節(jié)省耗電量。如果出現(xiàn)空載持續(xù)運(yùn)行則自動(dòng)停機(jī)。主程序流程圖如圖3所示。

圖3 主程序流程圖

3 總結(jié)

（1）本文對帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，并研究了其工作過程中存在的電能浪費(fèi)問題，造成電能浪費(fèi)的主要原因是帶式輸送機(jī)不是一直保持滿載運(yùn)行，而運(yùn)行速度卻不能根據(jù)負(fù)載情況調(diào)節(jié)，使得運(yùn)行效率低，電能消耗大。

（2）根據(jù)分析，建立了以西門子s7-300為控制核心的調(diào)速控制系統(tǒng)，繪制了結(jié)構(gòu)示意圖和軟件流程圖。通過PLC的控制能夠根據(jù)不同運(yùn)料情況，調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。本文是對帶式輸送機(jī)節(jié)能控制的初步研究，還要進(jìn)一步對硬件設(shè)備的選型，系統(tǒng)程序的編寫進(jìn)行補(bǔ)充、完善、調(diào)試。