主運皮帶根據電流變化實現動態調整的探索與實踐

摘 要：本文介紹了開灤錢家營礦業公司對井下平運二部皮帶技術改造，主運皮帶根據電流變化實現動態調整的探索與實踐，闡述了KJD5控制器的基本構造、編程方式以及如何通過與智能300A開關通訊，分析電流數據實現動態調整，并對這一技術對于節能降耗的重要意義進行了分析。

關鍵詞：主運皮帶；KJD5；智能300A開關；節能降耗

皮帶運輸機在礦井原煤運輸中應用較為普遍，因為其擁有安全高效快捷的優勢，但是由于主運皮帶運輸機運輸距離遠，單條皮帶運輸機的運輸長度較長，驅動力要求較大，因此多采用多臺大功率電動機驅動的方式，造成電力消耗在礦井生產成本中占有的比重很大，特別是在當前煤炭行業形勢嚴峻的情況下，如何通過技術改造，實現節能降耗成為煤炭技術人員研究的課題。針對這一課題，結合錢家營礦業公司運輸系統實際，對平運二部皮帶運輸機控制方式進行了優化改造，實現了根據電流變化動態調整電機啟動數量，有效降低了皮帶運輸系統的電力浪費。

1 錢家營礦業公司平運二部皮帶概況

1.1 平運二部皮帶基本情況

平運二部皮帶位于錢家營礦業公司井下負600水平，皮帶運輸距離1124m，皮帶運行速度2.24m/s，電力拖動采用四機驅動，電動機型號：YBK2315L1—4，動率：160kW，供電電壓：660V，弗蘭德減速器型號：B3SH11，傳動比：i=35.5，主機控制開關：采用無錫東亭礦山機電廠生產的智能300A真空磁力起動器。

1.2 平運二部皮帶控制系統

平運二部皮帶控制開關采用的是天地（常州）自動化股份有限公司的KJD5型礦用本質安全型可編程控制器。

1.2.1 KJD5控制器基本構造

KJD5控制器是一種適合工業控制用的智能裝置，它采用梯形及語句表作為編程語言，機芯內插有主板1塊、開關量板1塊、頻率量板1塊、位置板1塊、繼電器板1塊，并且可以通過RS485傳輸協議實現與其他設備進行數據通訊，并對采集到的數據進行分析。

1.2.2 KJD5控制器工作過程

它采用循環掃描的工作方式，完成整修處理過程為一個掃描周期，一個掃描周期最長限制為1.5s，如果用戶程序編寫有誤，導致掃描周期超過1.5s，則礦用PLC將自動復位。用戶板的故障也會使KJD5控制器的微控器對用戶板產生復位。在通訊處理階段，CPU板與顯示板通過串行口通訊，響應鍵盤的命令，更新液晶顯示器顯示內容。KJD5控制器處于編程方式時，不執行用戶程序和輸出處理，在運行方式時，執行有效的用戶程序（有效的用戶程序是指通過程序傳送命令菜單2傳送的有END指令的程序）。

輸入處理以掃描方式順序讀入所有輸入端的狀態（開關量及頻率量），并將狀態存入相應的映象存儲器，在程序執行期間，即使輸入狀態發生變化，相應的映象存儲器中的內容也不會發生改變，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才會被讀入。

輸出處理將用戶程序執行的結果輸出到輸出板的輸出鎖存器，通過隔離電路向外輸出控制信號，這是KJD5控制器的實際輸出。

2 數據采集與分析

2.1 數據通訊安裝與調試

為使四臺智能300A真空磁力起動器與KJD5型皮帶集中控制機分站之間實現數據通訊功能，需要將智能真空磁力起動器的電流數據傳輸給KJD5型皮帶集中控制機，現場將智能真空磁力起動器與皮帶集中控制機之間通訊電纜接好（智能開關主板具有數據通訊功能），并設置好各臺智能開關的通訊地址，確保KJD5型皮帶控制機準確采集數據。

用電流型卡表，現場實際測量電動機空載與滿載狀態下的電流數據，并與智能開關所顯示數據現場進行比較查找是否存在誤差，同時觀察KJD5皮帶控制機顯示屏顯示的電流數據與實際數據是否存在誤差。

2.2 數據分析

對平運二部皮帶進行現場實際觀察，記錄皮帶運輸機在空載、輕載、滿載狀態下電流變化范圍，確定平運二部皮帶做負荷動態調整時的切換電流數值，并根據平運二部皮帶運輸機的現場實際情況，確定平二皮帶電動機負荷做動態調整時切除電動機的臺數及調整控制哪臺電動機。

3 確定改造方案

3.1 基本原理

在KJD5皮帶集中控制機程序中，添加相應的PLC控制程序，在控制程序中規定，當皮帶運輸機在啟動時，四臺電動機同時參與工作，待皮帶正常起動后，再進行電流參數比較，并將1、3號電動機作為切除或投入對象，2、4號電動機作為長時工作，實施負荷動態調整。

3.2 具體方案

依據現場實際觀測結果，在控制機程序中確定用2、4號電動機的工作電流，與程序中電流切換數值下限62A及電流切換數值上限90A進行比較，當2、4號電動機工作電流都小于或等于62A時，程序設定延時180s進行跳轉，將1、3號電動機切除，由四臺電機變為兩臺電機驅動。皮帶運行過程中當2、4號中任何一臺電動機的工作電流大于90A時，程序中設定延時30s后進行跳轉，投入1、3號電動機，進行四臺電機驅動，根據2、4號電動機的工作電流變化，確定運轉情況，如果出現某種原因造成無工作電流輸出時，立即將1、3號電動機投入，可以保證平運二部皮帶的安全運轉。

在程序中還設置有空載與滿載狀態下的判斷過程，即當程序判斷皮帶在空載狀態下程序跳轉的條件，當1號機在“開”狀態下有效、程序跳轉，進行切換，當程序判斷皮帶在滿載狀態下程序跳轉的條件，當1號機在“停”狀態下有效、程序進行跳轉。

4 效益分析

錢家營礦業公司通過使用現代化的計算機通訊技術，實現了平運二部皮帶在軟件上實現電動機負荷做動態調整，僅此一條皮帶可節省電費開支近40萬元，此項技術革新開辟了主運皮帶節能新途徑，對煤炭行業運輸系統降低電力成本的研究具有重要意義。

作者簡介：古硯輝，男，河北武邑人，職業：機電技術員，發展方向：電氣自動化。