郭 亮

（陽煤集團(tuán)五礦， 山西 平定 045200）

引言

帶式輸送機(jī)是一種依靠輸送帶和驅(qū)動(dòng)滾筒之間的摩擦力帶動(dòng)物料運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為煤礦物料輸送中最核心的設(shè)備，其運(yùn)行時(shí)的安全性和穩(wěn)定性直接關(guān)系到煤礦物料運(yùn)輸安全和效率[1]。由于多數(shù)輸送機(jī)系統(tǒng)采用了恒速度控制方式，導(dǎo)致輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)的能耗高，極大影響了物料輸送的經(jīng)濟(jì)性，已經(jīng)無法適應(yīng)越來越高的節(jié)能控制要求，因此本文提出了一種新的帶式輸送機(jī)低能耗運(yùn)行控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)采用了運(yùn)量和帶速匹配控制及順煤流節(jié)能啟動(dòng)相結(jié)合的控制方案，一方面根據(jù)“負(fù)載多、帶速快，負(fù)載少，帶速慢”的運(yùn)行控制邏輯，通過檢測輸送帶上的煤炭量來靈活調(diào)節(jié)輸送機(jī)的運(yùn)行帶速，另一方面合理計(jì)算輸送機(jī)系統(tǒng)中不同輸送機(jī)的運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)間，來實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)系統(tǒng)的變間隔啟動(dòng)，通過合理控制輸送帶的啟動(dòng)順序，在滿足物料運(yùn)輸安全的情況下降低輸送機(jī)的空載運(yùn)行時(shí)間。

1 低能耗運(yùn)行控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)中，不管輸送機(jī)上的負(fù)載率有多大，輸送機(jī)一直保持速度不變，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)長期處于高負(fù)載工作狀態(tài)，不僅極大提升了運(yùn)行時(shí)的能量消耗，也極大降低了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的使用壽命，而且在多級帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)輸送機(jī)均按照逆煤流運(yùn)行方向進(jìn)行逐個(gè)啟動(dòng)，顯著增加了輸送機(jī)空載運(yùn)行的時(shí)間，不利于節(jié)能控制，因此本文提出的新的低耗能運(yùn)行控制系統(tǒng)重點(diǎn)從變速驅(qū)動(dòng)控制和降低輸送帶空載運(yùn)行時(shí)間入手，采用運(yùn)量檢測裝置實(shí)現(xiàn)對輸送帶上的煤炭量進(jìn)行檢測，根據(jù)邏輯控制程序自動(dòng)匹配最佳的運(yùn)行帶速，同時(shí)根據(jù)輸送帶上物料的運(yùn)輸速度和位置，合理控制各帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)順序，實(shí)現(xiàn)順煤流啟動(dòng)控制，降低空載運(yùn)行時(shí)間，該低耗能運(yùn)行控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示[2]。

圖1 帶式輸送機(jī)低能耗運(yùn)行控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖

在該控制系統(tǒng)中，以PLC 可編程控制器為核心，在該控制器內(nèi)設(shè)置有煤量和帶速匹配控制邏輯，通過設(shè)置在輸送帶上方的激光掃描系統(tǒng)對輸送帶上的煤量變化情況進(jìn)行檢測，然后將其傳入控制中心，控制中心根據(jù)煤量情況對輸送帶的帶速進(jìn)行調(diào)節(jié)，在控制過程中輸送機(jī)的帶速檢測系統(tǒng)還需要確保實(shí)際運(yùn)行帶速要大于煤量最佳匹配帶速，避免產(chǎn)生溢料情況。

在輸送機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行多級輸送機(jī)順煤流控制啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)設(shè)置的最小啟動(dòng)控制距離法，當(dāng)物料傳輸?shù)缴弦粋€(gè)輸送帶的指定位置后，自動(dòng)啟動(dòng)下一級的帶式輸送機(jī)，從而滿足順序啟動(dòng)的控制要求，有效避免了所有輸送機(jī)同時(shí)啟動(dòng)而導(dǎo)致的空載運(yùn)行時(shí)間長、能耗高的缺陷。

2 帶式輸送機(jī)煤量檢測節(jié)能控制

傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)由于多電機(jī)的不平衡驅(qū)動(dòng)控制，且整個(gè)運(yùn)行過程中采用了恒帶速控制模式，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行過程中存在著較大的電能浪費(fèi)，因此在該傳輸控制系統(tǒng)中，引入了以煤流量監(jiān)測為基礎(chǔ)的節(jié)能控制裝置。該裝置主要是利用檢測裝置對輸送帶上的煤流量進(jìn)行不間斷監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果來對輸送帶的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整，設(shè)定運(yùn)行帶速后系統(tǒng)通過對各電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率進(jìn)行平衡控制，實(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)運(yùn)行帶速的控制，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的輸送帶運(yùn)行速度檢測裝置對輸送帶的實(shí)際運(yùn)行帶速進(jìn)行檢測，將檢測結(jié)果傳輸?shù)焦?jié)能控制裝置內(nèi)，對偏差量進(jìn)行分析，并通過變頻調(diào)速控制系統(tǒng)對輸送機(jī)的實(shí)際運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)不同煤流量下的變速運(yùn)行控制，滿足運(yùn)行過程中的節(jié)能控制要求，根據(jù)實(shí)際測試表明，采用該節(jié)能控制方案后，輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)的耗電量可降低31%左右，極大提升了輸送機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。該基于煤流量檢測的輸送機(jī)節(jié)能控制邏輯如圖2 所示[3]。

圖2 基于煤量檢測控制的節(jié)能邏輯示意圖

3 順煤流節(jié)能啟動(dòng)控制

帶式輸送機(jī)組傳輸結(jié)構(gòu)如圖3 所示，假設(shè)在1號輸送機(jī)處的煤量為Qx，輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行速度為v，物料的運(yùn)輸方向?yàn)閺? 號輸送機(jī)向4 號輸送機(jī)運(yùn)行，順煤流節(jié)能啟動(dòng)控制主要是指1 號輸送機(jī)啟動(dòng)至速度v1后開始落煤，系統(tǒng)根據(jù)輸送機(jī)的加速度曲線，計(jì)算出從落煤點(diǎn)到1 號輸送機(jī)和2 號輸送機(jī)落料點(diǎn)所需的時(shí)間，合理設(shè)置2 號帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)時(shí)刻，確保當(dāng)物料從1 號輸送機(jī)落到2 號輸送機(jī)上時(shí)，1 號和2 號輸送機(jī)均達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行帶速[4]，同樣依據(jù)此控制理論合理選擇3 號和4 號輸送機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，從而有效降低整個(gè)輸送機(jī)系統(tǒng)中各輸送機(jī)在運(yùn)行過程中的空載運(yùn)行時(shí)間，滿足節(jié)能運(yùn)行的需求。根據(jù)實(shí)際計(jì)算，采用順煤流節(jié)能啟動(dòng)控制后，運(yùn)行過程中的空載時(shí)間可降低0.85 h/d，能夠有效提升輸送機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性[4]。

圖3 順煤流節(jié)能啟動(dòng)控制理論

4 結(jié)論

由于多數(shù)輸送機(jī)系統(tǒng)采用了恒速度控制方式，導(dǎo)致輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)的能耗高，極大影響了物料輸送的經(jīng)濟(jì)性，而新的帶式輸送機(jī)低能耗運(yùn)行控制系統(tǒng)，采用了運(yùn)量和帶速匹配控制及順煤流節(jié)能啟動(dòng)相結(jié)合的控制方案，使輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)的耗電量可降低31%左右，運(yùn)行過程中的空載時(shí)間可降低0.85 h/d，極大提升了輸送機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。