郭亮亮

摘要：文章結(jié)合目前煤礦井下現(xiàn)有帶式輸送機(jī)運(yùn)行與控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，以節(jié)能降耗為設(shè)計(jì)宗旨，對(duì)其進(jìn)行改良與完善。在節(jié)能降耗裝置的輔助下，新型煤礦帶式輸送系統(tǒng)的工作方式發(fā)生了巨變，有效降低了運(yùn)行期間的電能消耗與機(jī)械損耗，達(dá)到了節(jié)能減耗的設(shè)計(jì)要求。經(jīng)投入使用后最終發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，相較于傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)，新型帶式輸送機(jī)不但工作效率高，而且電能消耗少，機(jī)械損耗也得到了有效控制。

關(guān)鍵詞：煤礦；帶式輸送機(jī)；節(jié)能降耗；控制系統(tǒng)；機(jī)械系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）30-0075-02

由于煤炭企業(yè)工作環(huán)境較為復(fù)雜，普通煤礦帶式輸送機(jī)根本無法滿載運(yùn)行，空載運(yùn)行現(xiàn)象屢禁不止，而帶式輸送機(jī)本身整體性能耗損大，因此在系統(tǒng)運(yùn)行期間會(huì)浪費(fèi)大量能源，嚴(yán)重影響到企業(yè)的生產(chǎn)效益。本文根據(jù)山西省與全國(guó)機(jī)械行業(yè)現(xiàn)階段煤礦帶式輸送機(jī)節(jié)能控制情況，對(duì)現(xiàn)有輸送機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改良，以達(dá)到降低耗損、提高企業(yè)生產(chǎn)效益的目的。

1 節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 檢測(cè)部分

料流傳感器是檢測(cè)部分的關(guān)鍵，主要功能是對(duì)帶式輸送機(jī)上煤流的厚度進(jìn)行測(cè)量。完成測(cè)量工作后，料流傳感器將會(huì)把測(cè)量信息轉(zhuǎn)化為模擬量信號(hào)，經(jīng)礦用通信電纜，將檢測(cè)信息反饋給節(jié)能型控制器內(nèi)。節(jié)能型控制器厚度測(cè)量分辨率可精確到0.01mm。速度傳感器主要被用于測(cè)量帶式輸送機(jī)當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)速度，帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度主要取決于煤流厚度，當(dāng)輸送帶上沒有煤流時(shí)，帶式輸送機(jī)將會(huì)放緩速度，原控制系統(tǒng)中的防滑功能被取代。在速度傳感器的輔助下，帶式勻速機(jī)的速度實(shí)現(xiàn)了無縫對(duì)接，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)打滑與超速現(xiàn)象，并對(duì)故障部位進(jìn)行精準(zhǔn)定位。位置傳感器，主要被用于測(cè)量帶式輸送機(jī)當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

1.2 控制部分

控制部分的節(jié)能型控制器選用的是S7-300可編程控制器，該控制器能對(duì)部分模擬量進(jìn)行檢測(cè)，并借助AI結(jié)構(gòu)進(jìn)入控制器內(nèi)，經(jīng)控制器特殊數(shù)學(xué)模型計(jì)算后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)向變頻器傳遞控制信息。變頻控制器的速度，主要取決于煤流厚度。在控制器外側(cè)，設(shè)有通信裝置，可在MODBUS協(xié)議的監(jiān)督下，實(shí)現(xiàn)與源控制系統(tǒng)的信息交換功能，在這一過程中，該系統(tǒng)成功融入進(jìn)源控制系統(tǒng)中。值得一提的是，控制器還具備功率平衡功能，可通過調(diào)節(jié)內(nèi)設(shè)變頻器功率，為系統(tǒng)平衡、穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障。在該控制裝置的運(yùn)行環(huán)境下，技術(shù)操作人員可隨時(shí)了解輸送機(jī)運(yùn)行里程與實(shí)時(shí)電能消耗，通過節(jié)能效公式的計(jì)算，便能獲得該系統(tǒng)的節(jié)能降耗效果。

1.3 驅(qū)動(dòng)部分

隔爆兼本質(zhì)安全型變頻器與隔爆軸流式通風(fēng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)部分的主要構(gòu)成要素，這兩種裝置均能接受節(jié)能型控制器發(fā)出的信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)判斷指令內(nèi)容，按照煤流厚度，及時(shí)調(diào)整帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速率。其中，軸流式通風(fēng)機(jī)的功能，則是為盡快排出帶式輸送機(jī)主電動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的熱量。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量倘若未獲得及時(shí)清除，則會(huì)導(dǎo)致對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)內(nèi)大量構(gòu)件產(chǎn)生不利影響，增大機(jī)械損耗。所以從這一方面來看，及時(shí)排熱很重要。

2 帶式輸送機(jī)的改良

本文結(jié)合現(xiàn)有煤礦帶式輸送機(jī)特點(diǎn)，在現(xiàn)有煤礦帶式輸送機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用幾項(xiàng)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了改良，旨在提高運(yùn)輸能力以及元部件性能，擴(kuò)大功能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、節(jié)能控制，提高企業(yè)生產(chǎn)效益。

2.1 動(dòng)態(tài)分析技術(shù)

動(dòng)態(tài)分析技術(shù)是對(duì)整機(jī)運(yùn)行過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析，利用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)大型帶式輸送機(jī)，能有效提高整機(jī)安全性能。就我國(guó)現(xiàn)有輸送機(jī)安全系數(shù)來看，即使配備了可控啟動(dòng)裝置，其安全系數(shù)也只能控制到8左右，而經(jīng)動(dòng)態(tài)分析技術(shù)改良后，安全技術(shù)最小可達(dá)4.8。由于安全性能低，所以傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)只能選用ST3500鋼絲繩芯強(qiáng)力輸送帶。借助動(dòng)態(tài)分析，僅是輸送帶這一項(xiàng)便能節(jié)省出一筆相當(dāng)可觀的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益明顯提升。

2.2 可控啟動(dòng)技術(shù)

眾所周知，帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)是一個(gè)加速過程，容易因粘彈性變形生成動(dòng)張力。當(dāng)運(yùn)輸帶速度越高，啟動(dòng)時(shí)間越短時(shí)，啟動(dòng)加速度和輸送帶粘彈性變形程度就會(huì)越嚴(yán)重。使用可控啟動(dòng)技術(shù)，能至少將輸送帶啟動(dòng)時(shí)的初張力降低10%，同時(shí)確保輸送帶不打滑?？煽貑?dòng)裝置需符合以下要求：?jiǎn)?dòng)時(shí)間以輸送機(jī)主參數(shù)為準(zhǔn)，確保啟動(dòng)速度始終維持在平穩(wěn)狀態(tài)，并能實(shí)現(xiàn)滿載啟動(dòng)。輸送帶啟動(dòng)速度不可超過0.3m2/s，在多機(jī)驅(qū)動(dòng)的情況下，還能發(fā)揮平衡功率的作用。拒啟動(dòng)是能盡量減少對(duì)電源的不利影響，具備過載保護(hù)功能，降低對(duì)電源電流與電壓產(chǎn)生損害。

2.3 自動(dòng)張緊技術(shù)

為確保輸送帶最小初拉力能夠滿足撓度要求，驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)和奔離點(diǎn)的張力比應(yīng)設(shè)為固定值。在改良時(shí)，將啟動(dòng)張緊力和額定張緊力的比值控制在1.4～1.5的范圍內(nèi)，誤差不可超過10%。經(jīng)改良后輸送帶裝置，可隨著張力變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，以確保驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)以及奔離點(diǎn)的張力比始終維持在穩(wěn)定狀態(tài)。輸送帶張力產(chǎn)生變化時(shí)，張緊裝置能夠盡快響應(yīng)并做出調(diào)整，以確保輸送帶張力始終保持在平穩(wěn)狀態(tài)，避免振動(dòng)或共振的發(fā)生。張緊裝置應(yīng)安裝在帶式輸送機(jī)的不同位置上，考慮到煤礦井下空間有限，使用液壓絞車自動(dòng)張緊裝置效果最為理想。

2.4 改良后應(yīng)用效果

在新型煤礦帶式輸送機(jī)中，控制系統(tǒng)能夠在運(yùn)行速度有所保障的前提下，降低能耗。當(dāng)所有煤炭全部運(yùn)輸完畢后，節(jié)能控制器會(huì)利用檢測(cè)裝置，對(duì)帶式輸送機(jī)首位端料流與位置傳感裝置進(jìn)行檢查，確定帶式輸送機(jī)是否為正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)中新增了速度傳感器，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行速率的無縫對(duì)接，能及時(shí)察覺系統(tǒng)故障并進(jìn)行準(zhǔn)確定位方便維護(hù)。此時(shí)，變頻器的輸出頻率就不再取決于料流大小，帶式輸送機(jī)的運(yùn)行功率將始終維持在額定速度下，有效削弱了料流傳感器故障給系統(tǒng)運(yùn)行帶來的不利影響。于輸送帶末端設(shè)置一臺(tái)隔爆型散熱軸流式通風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了及時(shí)散熱，降低了設(shè)備的耗損，為電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了可靠保障。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合目前現(xiàn)有的煤礦帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)，以節(jié)能降耗為設(shè)計(jì)初衷，對(duì)煤礦帶式輸送機(jī)的控制系統(tǒng)提出了改良意見。經(jīng)改良后的煤礦帶式輸送機(jī)，在確保運(yùn)行效率能足以滿足工作需求的同時(shí)，最大化降低了系統(tǒng)對(duì)電能的消耗，減少了系統(tǒng)的機(jī)械損耗，節(jié)約了噸煤輸送成本，提高了煤礦企業(yè)生產(chǎn)效益，適合于電力煤礦業(yè)廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 尹成迅.礦用帶式輸送機(jī)控制技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（1）.

[2] 朱文祥.帶式輸送機(jī)張力控制系統(tǒng)的魯棒控制器研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2013.

[3] 肖衛(wèi)雄.煤礦帶式輸送機(jī)節(jié)能降耗控制系統(tǒng)的改造[J].煤礦機(jī)電，2014，（1）.

[4] 何磊.煤礦帶式輸送機(jī)的電氣節(jié)能技術(shù)研究[D].西安科技大學(xué)，2010.

[5] 趙峻嶺.煤礦井下帶式輸送機(jī)的智能控制方法研究[D].西安科技大學(xué)，2010.endprint

摘要：文章結(jié)合目前煤礦井下現(xiàn)有帶式輸送機(jī)運(yùn)行與控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，以節(jié)能降耗為設(shè)計(jì)宗旨，對(duì)其進(jìn)行改良與完善。在節(jié)能降耗裝置的輔助下，新型煤礦帶式輸送系統(tǒng)的工作方式發(fā)生了巨變，有效降低了運(yùn)行期間的電能消耗與機(jī)械損耗，達(dá)到了節(jié)能減耗的設(shè)計(jì)要求。經(jīng)投入使用后最終發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，相較于傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)，新型帶式輸送機(jī)不但工作效率高，而且電能消耗少，機(jī)械損耗也得到了有效控制。

關(guān)鍵詞：煤礦；帶式輸送機(jī)；節(jié)能降耗；控制系統(tǒng)；機(jī)械系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）30-0075-02

由于煤炭企業(yè)工作環(huán)境較為復(fù)雜，普通煤礦帶式輸送機(jī)根本無法滿載運(yùn)行，空載運(yùn)行現(xiàn)象屢禁不止，而帶式輸送機(jī)本身整體性能耗損大，因此在系統(tǒng)運(yùn)行期間會(huì)浪費(fèi)大量能源，嚴(yán)重影響到企業(yè)的生產(chǎn)效益。本文根據(jù)山西省與全國(guó)機(jī)械行業(yè)現(xiàn)階段煤礦帶式輸送機(jī)節(jié)能控制情況，對(duì)現(xiàn)有輸送機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改良，以達(dá)到降低耗損、提高企業(yè)生產(chǎn)效益的目的。

1 節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 檢測(cè)部分

料流傳感器是檢測(cè)部分的關(guān)鍵，主要功能是對(duì)帶式輸送機(jī)上煤流的厚度進(jìn)行測(cè)量。完成測(cè)量工作后，料流傳感器將會(huì)把測(cè)量信息轉(zhuǎn)化為模擬量信號(hào)，經(jīng)礦用通信電纜，將檢測(cè)信息反饋給節(jié)能型控制器內(nèi)。節(jié)能型控制器厚度測(cè)量分辨率可精確到0.01mm。速度傳感器主要被用于測(cè)量帶式輸送機(jī)當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)速度，帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度主要取決于煤流厚度，當(dāng)輸送帶上沒有煤流時(shí)，帶式輸送機(jī)將會(huì)放緩速度，原控制系統(tǒng)中的防滑功能被取代。在速度傳感器的輔助下，帶式勻速機(jī)的速度實(shí)現(xiàn)了無縫對(duì)接，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)打滑與超速現(xiàn)象，并對(duì)故障部位進(jìn)行精準(zhǔn)定位。位置傳感器，主要被用于測(cè)量帶式輸送機(jī)當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

1.2 控制部分

控制部分的節(jié)能型控制器選用的是S7-300可編程控制器，該控制器能對(duì)部分模擬量進(jìn)行檢測(cè)，并借助AI結(jié)構(gòu)進(jìn)入控制器內(nèi)，經(jīng)控制器特殊數(shù)學(xué)模型計(jì)算后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)向變頻器傳遞控制信息。變頻控制器的速度，主要取決于煤流厚度。在控制器外側(cè)，設(shè)有通信裝置，可在MODBUS協(xié)議的監(jiān)督下，實(shí)現(xiàn)與源控制系統(tǒng)的信息交換功能，在這一過程中，該系統(tǒng)成功融入進(jìn)源控制系統(tǒng)中。值得一提的是，控制器還具備功率平衡功能，可通過調(diào)節(jié)內(nèi)設(shè)變頻器功率，為系統(tǒng)平衡、穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障。在該控制裝置的運(yùn)行環(huán)境下，技術(shù)操作人員可隨時(shí)了解輸送機(jī)運(yùn)行里程與實(shí)時(shí)電能消耗，通過節(jié)能效公式的計(jì)算，便能獲得該系統(tǒng)的節(jié)能降耗效果。

1.3 驅(qū)動(dòng)部分

隔爆兼本質(zhì)安全型變頻器與隔爆軸流式通風(fēng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)部分的主要構(gòu)成要素，這兩種裝置均能接受節(jié)能型控制器發(fā)出的信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)判斷指令內(nèi)容，按照煤流厚度，及時(shí)調(diào)整帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速率。其中，軸流式通風(fēng)機(jī)的功能，則是為盡快排出帶式輸送機(jī)主電動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的熱量。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量倘若未獲得及時(shí)清除，則會(huì)導(dǎo)致對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)內(nèi)大量構(gòu)件產(chǎn)生不利影響，增大機(jī)械損耗。所以從這一方面來看，及時(shí)排熱很重要。

2 帶式輸送機(jī)的改良

本文結(jié)合現(xiàn)有煤礦帶式輸送機(jī)特點(diǎn)，在現(xiàn)有煤礦帶式輸送機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用幾項(xiàng)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了改良，旨在提高運(yùn)輸能力以及元部件性能，擴(kuò)大功能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、節(jié)能控制，提高企業(yè)生產(chǎn)效益。

2.1 動(dòng)態(tài)分析技術(shù)

動(dòng)態(tài)分析技術(shù)是對(duì)整機(jī)運(yùn)行過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析，利用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)大型帶式輸送機(jī)，能有效提高整機(jī)安全性能。就我國(guó)現(xiàn)有輸送機(jī)安全系數(shù)來看，即使配備了可控啟動(dòng)裝置，其安全系數(shù)也只能控制到8左右，而經(jīng)動(dòng)態(tài)分析技術(shù)改良后，安全技術(shù)最小可達(dá)4.8。由于安全性能低，所以傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)只能選用ST3500鋼絲繩芯強(qiáng)力輸送帶。借助動(dòng)態(tài)分析，僅是輸送帶這一項(xiàng)便能節(jié)省出一筆相當(dāng)可觀的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益明顯提升。

2.2 可控啟動(dòng)技術(shù)

眾所周知，帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)是一個(gè)加速過程，容易因粘彈性變形生成動(dòng)張力。當(dāng)運(yùn)輸帶速度越高，啟動(dòng)時(shí)間越短時(shí)，啟動(dòng)加速度和輸送帶粘彈性變形程度就會(huì)越嚴(yán)重。使用可控啟動(dòng)技術(shù)，能至少將輸送帶啟動(dòng)時(shí)的初張力降低10%，同時(shí)確保輸送帶不打滑?？煽貑?dòng)裝置需符合以下要求：?jiǎn)?dòng)時(shí)間以輸送機(jī)主參數(shù)為準(zhǔn)，確保啟動(dòng)速度始終維持在平穩(wěn)狀態(tài)，并能實(shí)現(xiàn)滿載啟動(dòng)。輸送帶啟動(dòng)速度不可超過0.3m2/s，在多機(jī)驅(qū)動(dòng)的情況下，還能發(fā)揮平衡功率的作用。拒啟動(dòng)是能盡量減少對(duì)電源的不利影響，具備過載保護(hù)功能，降低對(duì)電源電流與電壓產(chǎn)生損害。

2.3 自動(dòng)張緊技術(shù)

為確保輸送帶最小初拉力能夠滿足撓度要求，驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)和奔離點(diǎn)的張力比應(yīng)設(shè)為固定值。在改良時(shí)，將啟動(dòng)張緊力和額定張緊力的比值控制在1.4～1.5的范圍內(nèi)，誤差不可超過10%。經(jīng)改良后輸送帶裝置，可隨著張力變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，以確保驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)以及奔離點(diǎn)的張力比始終維持在穩(wěn)定狀態(tài)。輸送帶張力產(chǎn)生變化時(shí)，張緊裝置能夠盡快響應(yīng)并做出調(diào)整，以確保輸送帶張力始終保持在平穩(wěn)狀態(tài)，避免振動(dòng)或共振的發(fā)生。張緊裝置應(yīng)安裝在帶式輸送機(jī)的不同位置上，考慮到煤礦井下空間有限，使用液壓絞車自動(dòng)張緊裝置效果最為理想。

2.4 改良后應(yīng)用效果

在新型煤礦帶式輸送機(jī)中，控制系統(tǒng)能夠在運(yùn)行速度有所保障的前提下，降低能耗。當(dāng)所有煤炭全部運(yùn)輸完畢后，節(jié)能控制器會(huì)利用檢測(cè)裝置，對(duì)帶式輸送機(jī)首位端料流與位置傳感裝置進(jìn)行檢查，確定帶式輸送機(jī)是否為正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。控制系統(tǒng)中新增了速度傳感器，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行速率的無縫對(duì)接，能及時(shí)察覺系統(tǒng)故障并進(jìn)行準(zhǔn)確定位方便維護(hù)。此時(shí)，變頻器的輸出頻率就不再取決于料流大小，帶式輸送機(jī)的運(yùn)行功率將始終維持在額定速度下，有效削弱了料流傳感器故障給系統(tǒng)運(yùn)行帶來的不利影響。于輸送帶末端設(shè)置一臺(tái)隔爆型散熱軸流式通風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了及時(shí)散熱，降低了設(shè)備的耗損，為電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了可靠保障。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合目前現(xiàn)有的煤礦帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)，以節(jié)能降耗為設(shè)計(jì)初衷，對(duì)煤礦帶式輸送機(jī)的控制系統(tǒng)提出了改良意見。經(jīng)改良后的煤礦帶式輸送機(jī)，在確保運(yùn)行效率能足以滿足工作需求的同時(shí)，最大化降低了系統(tǒng)對(duì)電能的消耗，減少了系統(tǒng)的機(jī)械損耗，節(jié)約了噸煤輸送成本，提高了煤礦企業(yè)生產(chǎn)效益，適合于電力煤礦業(yè)廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 尹成迅.礦用帶式輸送機(jī)控制技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（1）.

[2] 朱文祥.帶式輸送機(jī)張力控制系統(tǒng)的魯棒控制器研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2013.

[3] 肖衛(wèi)雄.煤礦帶式輸送機(jī)節(jié)能降耗控制系統(tǒng)的改造[J].煤礦機(jī)電，2014，（1）.

[4] 何磊.煤礦帶式輸送機(jī)的電氣節(jié)能技術(shù)研究[D].西安科技大學(xué)，2010.

[5] 趙峻嶺.煤礦井下帶式輸送機(jī)的智能控制方法研究[D].西安科技大學(xué)，2010.endprint

摘要：文章結(jié)合目前煤礦井下現(xiàn)有帶式輸送機(jī)運(yùn)行與控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，以節(jié)能降耗為設(shè)計(jì)宗旨，對(duì)其進(jìn)行改良與完善。在節(jié)能降耗裝置的輔助下，新型煤礦帶式輸送系統(tǒng)的工作方式發(fā)生了巨變，有效降低了運(yùn)行期間的電能消耗與機(jī)械損耗，達(dá)到了節(jié)能減耗的設(shè)計(jì)要求。經(jīng)投入使用后最終發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，相較于傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)，新型帶式輸送機(jī)不但工作效率高，而且電能消耗少，機(jī)械損耗也得到了有效控制。

關(guān)鍵詞：煤礦；帶式輸送機(jī)；節(jié)能降耗；控制系統(tǒng)；機(jī)械系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）30-0075-02

由于煤炭企業(yè)工作環(huán)境較為復(fù)雜，普通煤礦帶式輸送機(jī)根本無法滿載運(yùn)行，空載運(yùn)行現(xiàn)象屢禁不止，而帶式輸送機(jī)本身整體性能耗損大，因此在系統(tǒng)運(yùn)行期間會(huì)浪費(fèi)大量能源，嚴(yán)重影響到企業(yè)的生產(chǎn)效益。本文根據(jù)山西省與全國(guó)機(jī)械行業(yè)現(xiàn)階段煤礦帶式輸送機(jī)節(jié)能控制情況，對(duì)現(xiàn)有輸送機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改良，以達(dá)到降低耗損、提高企業(yè)生產(chǎn)效益的目的。

1 節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 檢測(cè)部分

料流傳感器是檢測(cè)部分的關(guān)鍵，主要功能是對(duì)帶式輸送機(jī)上煤流的厚度進(jìn)行測(cè)量。完成測(cè)量工作后，料流傳感器將會(huì)把測(cè)量信息轉(zhuǎn)化為模擬量信號(hào)，經(jīng)礦用通信電纜，將檢測(cè)信息反饋給節(jié)能型控制器內(nèi)。節(jié)能型控制器厚度測(cè)量分辨率可精確到0.01mm。速度傳感器主要被用于測(cè)量帶式輸送機(jī)當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)速度，帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度主要取決于煤流厚度，當(dāng)輸送帶上沒有煤流時(shí)，帶式輸送機(jī)將會(huì)放緩速度，原控制系統(tǒng)中的防滑功能被取代。在速度傳感器的輔助下，帶式勻速機(jī)的速度實(shí)現(xiàn)了無縫對(duì)接，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)打滑與超速現(xiàn)象，并對(duì)故障部位進(jìn)行精準(zhǔn)定位。位置傳感器，主要被用于測(cè)量帶式輸送機(jī)當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

1.2 控制部分

控制部分的節(jié)能型控制器選用的是S7-300可編程控制器，該控制器能對(duì)部分模擬量進(jìn)行檢測(cè)，并借助AI結(jié)構(gòu)進(jìn)入控制器內(nèi)，經(jīng)控制器特殊數(shù)學(xué)模型計(jì)算后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)向變頻器傳遞控制信息。變頻控制器的速度，主要取決于煤流厚度。在控制器外側(cè)，設(shè)有通信裝置，可在MODBUS協(xié)議的監(jiān)督下，實(shí)現(xiàn)與源控制系統(tǒng)的信息交換功能，在這一過程中，該系統(tǒng)成功融入進(jìn)源控制系統(tǒng)中。值得一提的是，控制器還具備功率平衡功能，可通過調(diào)節(jié)內(nèi)設(shè)變頻器功率，為系統(tǒng)平衡、穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障。在該控制裝置的運(yùn)行環(huán)境下，技術(shù)操作人員可隨時(shí)了解輸送機(jī)運(yùn)行里程與實(shí)時(shí)電能消耗，通過節(jié)能效公式的計(jì)算，便能獲得該系統(tǒng)的節(jié)能降耗效果。

1.3 驅(qū)動(dòng)部分

隔爆兼本質(zhì)安全型變頻器與隔爆軸流式通風(fēng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)部分的主要構(gòu)成要素，這兩種裝置均能接受節(jié)能型控制器發(fā)出的信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)判斷指令內(nèi)容，按照煤流厚度，及時(shí)調(diào)整帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速率。其中，軸流式通風(fēng)機(jī)的功能，則是為盡快排出帶式輸送機(jī)主電動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的熱量。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量倘若未獲得及時(shí)清除，則會(huì)導(dǎo)致對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)內(nèi)大量構(gòu)件產(chǎn)生不利影響，增大機(jī)械損耗。所以從這一方面來看，及時(shí)排熱很重要。

2 帶式輸送機(jī)的改良

本文結(jié)合現(xiàn)有煤礦帶式輸送機(jī)特點(diǎn)，在現(xiàn)有煤礦帶式輸送機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用幾項(xiàng)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了改良，旨在提高運(yùn)輸能力以及元部件性能，擴(kuò)大功能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、節(jié)能控制，提高企業(yè)生產(chǎn)效益。

2.1 動(dòng)態(tài)分析技術(shù)

動(dòng)態(tài)分析技術(shù)是對(duì)整機(jī)運(yùn)行過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析，利用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)大型帶式輸送機(jī)，能有效提高整機(jī)安全性能。就我國(guó)現(xiàn)有輸送機(jī)安全系數(shù)來看，即使配備了可控啟動(dòng)裝置，其安全系數(shù)也只能控制到8左右，而經(jīng)動(dòng)態(tài)分析技術(shù)改良后，安全技術(shù)最小可達(dá)4.8。由于安全性能低，所以傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)只能選用ST3500鋼絲繩芯強(qiáng)力輸送帶。借助動(dòng)態(tài)分析，僅是輸送帶這一項(xiàng)便能節(jié)省出一筆相當(dāng)可觀的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益明顯提升。

2.2 可控啟動(dòng)技術(shù)

眾所周知，帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)是一個(gè)加速過程，容易因粘彈性變形生成動(dòng)張力。當(dāng)運(yùn)輸帶速度越高，啟動(dòng)時(shí)間越短時(shí)，啟動(dòng)加速度和輸送帶粘彈性變形程度就會(huì)越嚴(yán)重。使用可控啟動(dòng)技術(shù)，能至少將輸送帶啟動(dòng)時(shí)的初張力降低10%，同時(shí)確保輸送帶不打滑?？煽貑?dòng)裝置需符合以下要求：?jiǎn)?dòng)時(shí)間以輸送機(jī)主參數(shù)為準(zhǔn)，確保啟動(dòng)速度始終維持在平穩(wěn)狀態(tài)，并能實(shí)現(xiàn)滿載啟動(dòng)。輸送帶啟動(dòng)速度不可超過0.3m2/s，在多機(jī)驅(qū)動(dòng)的情況下，還能發(fā)揮平衡功率的作用。拒啟動(dòng)是能盡量減少對(duì)電源的不利影響，具備過載保護(hù)功能，降低對(duì)電源電流與電壓產(chǎn)生損害。

2.3 自動(dòng)張緊技術(shù)

為確保輸送帶最小初拉力能夠滿足撓度要求，驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)和奔離點(diǎn)的張力比應(yīng)設(shè)為固定值。在改良時(shí)，將啟動(dòng)張緊力和額定張緊力的比值控制在1.4～1.5的范圍內(nèi)，誤差不可超過10%。經(jīng)改良后輸送帶裝置，可隨著張力變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，以確保驅(qū)動(dòng)滾筒趨入點(diǎn)以及奔離點(diǎn)的張力比始終維持在穩(wěn)定狀態(tài)。輸送帶張力產(chǎn)生變化時(shí)，張緊裝置能夠盡快響應(yīng)并做出調(diào)整，以確保輸送帶張力始終保持在平穩(wěn)狀態(tài)，避免振動(dòng)或共振的發(fā)生。張緊裝置應(yīng)安裝在帶式輸送機(jī)的不同位置上，考慮到煤礦井下空間有限，使用液壓絞車自動(dòng)張緊裝置效果最為理想。

2.4 改良后應(yīng)用效果

在新型煤礦帶式輸送機(jī)中，控制系統(tǒng)能夠在運(yùn)行速度有所保障的前提下，降低能耗。當(dāng)所有煤炭全部運(yùn)輸完畢后，節(jié)能控制器會(huì)利用檢測(cè)裝置，對(duì)帶式輸送機(jī)首位端料流與位置傳感裝置進(jìn)行檢查，確定帶式輸送機(jī)是否為正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)中新增了速度傳感器，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行速率的無縫對(duì)接，能及時(shí)察覺系統(tǒng)故障并進(jìn)行準(zhǔn)確定位方便維護(hù)。此時(shí)，變頻器的輸出頻率就不再取決于料流大小，帶式輸送機(jī)的運(yùn)行功率將始終維持在額定速度下，有效削弱了料流傳感器故障給系統(tǒng)運(yùn)行帶來的不利影響。于輸送帶末端設(shè)置一臺(tái)隔爆型散熱軸流式通風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了及時(shí)散熱，降低了設(shè)備的耗損，為電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了可靠保障。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合目前現(xiàn)有的煤礦帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)，以節(jié)能降耗為設(shè)計(jì)初衷，對(duì)煤礦帶式輸送機(jī)的控制系統(tǒng)提出了改良意見。經(jīng)改良后的煤礦帶式輸送機(jī)，在確保運(yùn)行效率能足以滿足工作需求的同時(shí)，最大化降低了系統(tǒng)對(duì)電能的消耗，減少了系統(tǒng)的機(jī)械損耗，節(jié)約了噸煤輸送成本，提高了煤礦企業(yè)生產(chǎn)效益，適合于電力煤礦業(yè)廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[4] 何磊.煤礦帶式輸送機(jī)的電氣節(jié)能技術(shù)研究[D].西安科技大學(xué)，2010.

[5] 趙峻嶺.煤礦井下帶式輸送機(jī)的智能控制方法研究[D].西安科技大學(xué)，2010.endprint