輸送機綜合調速控制系統(tǒng)的優(yōu)化

郝 康

（山西省陽泉市華陽集團新景礦有限公司，山西 陽泉 045000）

引言

帶式輸送機是利用電機驅動皮帶循環(huán)運轉的一種機械設備，具有結構簡單、穩(wěn)定性好、輸送量大的特點，是煤礦上物料運輸?shù)暮诵?，隨著物料運輸距離的不斷增加，傳統(tǒng)的單輸送機系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足運輸需求，因此多輸送機組合接力式的多級輸送機系統(tǒng)已經(jīng)成為物料運輸?shù)闹髁鳌５壳暗亩嗉壿斔蜋C組合式控制系統(tǒng)控制邏輯相對簡單，無法控制輸送機組以不同的帶速進行運轉，導致部分輸送機運行時空轉、輕載高速運行狀態(tài)普遍，不僅嚴重影響了輸送機系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，而且也導致電能浪費大，限制了煤礦運輸經(jīng)濟性的進一步提升。本文提出了一種新的輸送機綜合控制系統(tǒng)。

1 輸送機綜合控制系統(tǒng)

結合多級輸送機系統(tǒng)的布置結構和控制需求，本文所提出的多級輸送機綜合控制系統(tǒng)整體結構如圖1所示，圖中HUB表示多端口的轉發(fā)器[1]。

圖1 輸送機綜合控制系統(tǒng)結構

由圖1可知，該控制系統(tǒng)主要包括了調速控制系統(tǒng)、PLC控制中心、稱重設備、變頻控制裝置。在運行時首先由皮帶秤對落料點的落料情況進行監(jiān)測，從而實現(xiàn)對輸送帶上物料分布情況的實時掌控，系統(tǒng)根據(jù)落料時間和落料量，對煤炭在輸送機系統(tǒng)上的運行情況進行監(jiān)測，判斷出各個輸送機上物料的分布狀態(tài)。通過設置在各輸送機上的測速托輥來對各輸送機的運行帶速進行監(jiān)控，將監(jiān)控結果同步傳輸?shù)絇LC控制中心，控制中心根據(jù)各輸送機帶速、煤炭分布狀態(tài)，依據(jù)煤量-帶速精確匹配原則，將帶速調節(jié)信號轉換為變頻器調節(jié)信號，通過控制各變頻器的信號輸出來實現(xiàn)對各輸送機運行狀態(tài)的精確調整。為了確保速度調整的精確性，在系統(tǒng)內設置了閉環(huán)反饋調速邏輯[2]，系統(tǒng)會實時對輸送機運行帶速進行監(jiān)測，將調整后的帶速和理論調整帶速進行對比，獲取差值，系統(tǒng)依據(jù)差值情況不斷對變頻器的輸出進行調整，從而滿足靈活、精確的調控需求。

2 測速托輥結構原理

傳統(tǒng)的輸送機帶速測量裝置固定在專用的支架上，不僅占用空間大，而且在運行過程中支架振動較大，會影響到測速的精確性，同時井下工作環(huán)境惡劣，測速裝置易受落石沖擊損壞，無法確保對輸送帶運行帶速的監(jiān)測準確性。

本文提出了一種新的測速托輥裝置，將測速系統(tǒng)集成到托輥組內，不僅結構體積小，而且外側有輸送帶、托輥的保護，能夠極大地提升測速裝置的使用可靠性，該測速托輥整體結構如下頁圖2所示[3]。

由圖2可知，在該測速托輥中，測速裝置位于托輥內部，當托輥旋轉時會使內部的磁場發(fā)生交替變化，傳輸信號線會對單位時間內交替變化的數(shù)量進行記錄，進而判斷出輸送帶的運行速度。該結構的優(yōu)點在于采用集成式設計，整體結構小、重量輕，采用電磁感應原理，避免了傳統(tǒng)測試傳感器長期在惡劣環(huán)境下運行導致的測速偏差，提高了測速精度，根據(jù)實際對比，測速托輥的測速精度比傳統(tǒng)測速傳感器精度提升了92.4%，使用壽命提升了4.6倍。

圖2 測速托輥結構示意圖

3 調速控制中心

該調速控制系統(tǒng)中，控制部分保護聯(lián)合調速控制中心和PLC控制模塊兩個部分，兩個模塊彼此分工，通過對不同數(shù)據(jù)的分析，提升系統(tǒng)整體的運算速度。在控制過程中聯(lián)合調速中心主要對輸送帶上的煤料分布狀態(tài)和瞬時流量進行監(jiān)控和分析，將分析結果傳輸給PLC控制中心，結合PLC控制中心對各輸送帶運行帶速的分析確定各輸送帶的速度，再確定各輸送帶的速度調節(jié)量。為了確保對各輸送帶帶速調節(jié)的可靠性，PLC能夠對各個輸送帶的運行情況進行單獨控制。系統(tǒng)內的數(shù)據(jù)通信采用RS232數(shù)據(jù)通信接口，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的傳輸，該綜采調速控制邏輯如圖3所示[4]。

圖3 聯(lián)合調速控制邏輯

通過對輸送機控制系統(tǒng)優(yōu)化前后的運行情況進行分析，優(yōu)化后輸送機運行時的平均帶速由優(yōu)化前的4.12 m/s降低到了優(yōu)化后的2.59 m/s，帶速降低了約37.2%，輸送機運行時的平均電能消耗則降低了約41.8%，顯著提升了輸送機運行時的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

4 結論

1）該綜合調控系統(tǒng)包括調速控制系統(tǒng)、PLC控制中心、稱重設備、變頻控制裝置，能夠根據(jù)煤量情況自動匹配帶速，控制輸送機系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2）測速托輥結構緊湊、可靠性好，測速精度比傳統(tǒng)測速傳感器精度提升了92.4%，使用壽命提升了4.6倍。

3）該控制系統(tǒng)能夠將輸送機平均運行帶速降低37.2%，將輸送機運行時的電能消耗降低41.8%，對提升輸送機使用壽命和運輸經(jīng)濟性具有重要意義。