煤礦帶式輸送機節能控制方法研究

郭亮亮

摘要：文章結合目前煤礦井下現有帶式輸送機運行與控制系統的特點，以節能降耗為設計宗旨，對其進行改良與完善。在節能降耗裝置的輔助下，新型煤礦帶式輸送系統的工作方式發生了巨變，有效降低了運行期間的電能消耗與機械損耗，達到了節能減耗的設計要求。經投入使用后最終發現，該系統運行效果良好，相較于傳統帶式輸送機，新型帶式輸送機不但工作效率高，而且電能消耗少，機械損耗也得到了有效控制。

關鍵詞：煤礦；帶式輸送機；節能降耗；控制系統；機械系統

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0075-02

由于煤炭企業工作環境較為復雜，普通煤礦帶式輸送機根本無法滿載運行，空載運行現象屢禁不止，而帶式輸送機本身整體性能耗損大，因此在系統運行期間會浪費大量能源，嚴重影響到企業的生產效益。本文根據山西省與全國機械行業現階段煤礦帶式輸送機節能控制情況，對現有輸送機系統進行技術改良，以達到降低耗損、提高企業生產效益的目的。

1 節能系統的設計

1.1 檢測部分

料流傳感器是檢測部分的關鍵，主要功能是對帶式輸送機上煤流的厚度進行測量。完成測量工作后，料流傳感器將會把測量信息轉化為模擬量信號，經礦用通信電纜，將檢測信息反饋給節能型控制器內。節能型控制器厚度測量分辨率可精確到0.01mm。速度傳感器主要被用于測量帶式輸送機當前運轉速度，帶式輸送機運轉速度主要取決于煤流厚度，當輸送帶上沒有煤流時，帶式輸送機將會放緩速度，原控制系統中的防滑功能被取代。在速度傳感器的輔助下，帶式勻速機的速度實現了無縫對接，能及時發現打滑與超速現象，并對故障部位進行精準定位。位置傳感器，主要被用于測量帶式輸送機當前運轉狀態。

1.2 控制部分

控制部分的節能型控制器選用的是S7-300可編程控制器，該控制器能對部分模擬量進行檢測，并借助AI結構進入控制器內，經控制器特殊數學模型計算后，根據計算結果，對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，設有通信裝置，可在MODBUS協議的監督下，實現與源控制系統的信息交換功能，在這一過程中，該系統成功融入進源控制系統中。值得一提的是，控制器還具備功率平衡功能，可通過調節內設變頻器功率，為系統平衡、穩定運行提供可靠保障。在該控制裝置的運行環境下，技術操作人員可隨時了解輸送機運行里程與實時電能消耗，通過節能效公式的計算，便能獲得該系統的節能降耗效果。

1.3 驅動部分

隔爆兼本質安全型變頻器與隔爆軸流式通風機是驅動部分的主要構成要素，這兩種裝置均能接受節能型控制器發出的信號，并根據信號判斷指令內容，按照煤流厚度，及時調整帶式輸送機的運行速率。其中，軸流式通風機的功能，則是為盡快排出帶式輸送機主電動機在高負荷運行狀態時產生的熱量。系統運轉產生的熱量倘若未獲得及時清除，則會導致對運行系統內大量構件產生不利影響，增大機械損耗。所以從這一方面來看，及時排熱很重要。

2 帶式輸送機的改良

本文結合現有煤礦帶式輸送機特點，在現有煤礦帶式輸送機機械系統的基礎上，運用幾項技術對其進行了改良，旨在提高運輸能力以及元部件性能，擴大功能實現一機多用、節能控制，提高企業生產效益。

2.1 動態分析技術

動態分析技術是對整機運行過程進行動態特性分析，利用動態分析技術優化設計大型帶式輸送機，能有效提高整機安全性能。就我國現有輸送機安全系數來看，即使配備了可控啟動裝置，其安全系數也只能控制到8左右，而經動態分析技術改良后，安全技術最小可達4.8。由于安全性能低，所以傳統的帶式輸送機只能選用ST3500鋼絲繩芯強力輸送帶。借助動態分析，僅是輸送帶這一項便能節省出一筆相當可觀的費用，經濟效益明顯提升。

2.2 可控啟動技術

眾所周知，帶式輸送機的啟動是一個加速過程，容易因粘彈性變形生成動張力。當運輸帶速度越高，啟動時間越短時，啟動加速度和輸送帶粘彈性變形程度就會越嚴重。使用可控啟動技術，能至少將輸送帶啟動時的初張力降低10%，同時確保輸送帶不打滑。可控啟動裝置需符合以下要求：啟動時間以輸送機主參數為準，確保啟動速度始終維持在平穩狀態，并能實現滿載啟動。輸送帶啟動速度不可超過0.3m2/s，在多機驅動的情況下，還能發揮平衡功率的作用。拒啟動是能盡量減少對電源的不利影響，具備過載保護功能，降低對電源電流與電壓產生損害。

2.3 自動張緊技術

為確保輸送帶最小初拉力能夠滿足撓度要求，驅動滾筒趨入點和奔離點的張力比應設為固定值。在改良時，將啟動張緊力和額定張緊力的比值控制在1.4～1.5的范圍內，誤差不可超過10%。經改良后輸送帶裝置，可隨著張力變化實現自動調節，以確保驅動滾筒趨入點以及奔離點的張力比始終維持在穩定狀態。輸送帶張力產生變化時，張緊裝置能夠盡快響應并做出調整，以確保輸送帶張力始終保持在平穩狀態，避免振動或共振的發生。張緊裝置應安裝在帶式輸送機的不同位置上，考慮到煤礦井下空間有限，使用液壓絞車自動張緊裝置效果最為理想。

2.4 改良后應用效果

在新型煤礦帶式輸送機中，控制系統能夠在運行速度有所保障的前提下，降低能耗。當所有煤炭全部運輸完畢后，節能控制器會利用檢測裝置，對帶式輸送機首位端料流與位置傳感裝置進行檢查，確定帶式輸送機是否為正常運轉狀態。控制系統中新增了速度傳感器，實現了運行速率的無縫對接，能及時察覺系統故障并進行準確定位方便維護。此時，變頻器的輸出頻率就不再取決于料流大小，帶式輸送機的運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運行帶來的不利影響。于輸送帶末端設置一臺隔爆型散熱軸流式通風機，實現了及時散熱，降低了設備的耗損，為電動機的正常運轉提供了可靠保障。

3 結語

綜上所述，本文結合目前現有的煤礦帶式輸送機的特點，以節能降耗為設計初衷，對煤礦帶式輸送機的控制系統提出了改良意見。經改良后的煤礦帶式輸送機，在確保運行效率能足以滿足工作需求的同時，最大化降低了系統對電能的消耗，減少了系統的機械損耗，節約了噸煤輸送成本，提高了煤礦企業生產效益，適合于電力煤礦業廣泛應用。

參考文獻

[1] 尹成迅.礦用帶式輸送機控制技術現狀及發展趨勢[J].山西煤炭管理干部學院學報，2010，（1）.

[2] 朱文祥.帶式輸送機張力控制系統的魯棒控制器研究[D].合肥工業大學，2013.

[3] 肖衛雄.煤礦帶式輸送機節能降耗控制系統的改造[J].煤礦機電，2014，（1）.

[4] 何磊.煤礦帶式輸送機的電氣節能技術研究[D].西安科技大學，2010.

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

摘要：文章結合目前煤礦井下現有帶式輸送機運行與控制系統的特點，以節能降耗為設計宗旨，對其進行改良與完善。在節能降耗裝置的輔助下，新型煤礦帶式輸送系統的工作方式發生了巨變，有效降低了運行期間的電能消耗與機械損耗，達到了節能減耗的設計要求。經投入使用后最終發現，該系統運行效果良好，相較于傳統帶式輸送機，新型帶式輸送機不但工作效率高，而且電能消耗少，機械損耗也得到了有效控制。

關鍵詞：煤礦；帶式輸送機；節能降耗；控制系統；機械系統

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0075-02

由于煤炭企業工作環境較為復雜，普通煤礦帶式輸送機根本無法滿載運行，空載運行現象屢禁不止，而帶式輸送機本身整體性能耗損大，因此在系統運行期間會浪費大量能源，嚴重影響到企業的生產效益。本文根據山西省與全國機械行業現階段煤礦帶式輸送機節能控制情況，對現有輸送機系統進行技術改良，以達到降低耗損、提高企業生產效益的目的。

1 節能系統的設計

1.1 檢測部分

料流傳感器是檢測部分的關鍵，主要功能是對帶式輸送機上煤流的厚度進行測量。完成測量工作后，料流傳感器將會把測量信息轉化為模擬量信號，經礦用通信電纜，將檢測信息反饋給節能型控制器內。節能型控制器厚度測量分辨率可精確到0.01mm。速度傳感器主要被用于測量帶式輸送機當前運轉速度，帶式輸送機運轉速度主要取決于煤流厚度，當輸送帶上沒有煤流時，帶式輸送機將會放緩速度，原控制系統中的防滑功能被取代。在速度傳感器的輔助下，帶式勻速機的速度實現了無縫對接，能及時發現打滑與超速現象，并對故障部位進行精準定位。位置傳感器，主要被用于測量帶式輸送機當前運轉狀態。

1.2 控制部分

控制部分的節能型控制器選用的是S7-300可編程控制器，該控制器能對部分模擬量進行檢測，并借助AI結構進入控制器內，經控制器特殊數學模型計算后，根據計算結果，對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，設有通信裝置，可在MODBUS協議的監督下，實現與源控制系統的信息交換功能，在這一過程中，該系統成功融入進源控制系統中。值得一提的是，控制器還具備功率平衡功能，可通過調節內設變頻器功率，為系統平衡、穩定運行提供可靠保障。在該控制裝置的運行環境下，技術操作人員可隨時了解輸送機運行里程與實時電能消耗，通過節能效公式的計算，便能獲得該系統的節能降耗效果。

1.3 驅動部分

隔爆兼本質安全型變頻器與隔爆軸流式通風機是驅動部分的主要構成要素，這兩種裝置均能接受節能型控制器發出的信號，并根據信號判斷指令內容，按照煤流厚度，及時調整帶式輸送機的運行速率。其中，軸流式通風機的功能，則是為盡快排出帶式輸送機主電動機在高負荷運行狀態時產生的熱量。系統運轉產生的熱量倘若未獲得及時清除，則會導致對運行系統內大量構件產生不利影響，增大機械損耗。所以從這一方面來看，及時排熱很重要。

2 帶式輸送機的改良

本文結合現有煤礦帶式輸送機特點，在現有煤礦帶式輸送機機械系統的基礎上，運用幾項技術對其進行了改良，旨在提高運輸能力以及元部件性能，擴大功能實現一機多用、節能控制，提高企業生產效益。

2.1 動態分析技術

動態分析技術是對整機運行過程進行動態特性分析，利用動態分析技術優化設計大型帶式輸送機，能有效提高整機安全性能。就我國現有輸送機安全系數來看，即使配備了可控啟動裝置，其安全系數也只能控制到8左右，而經動態分析技術改良后，安全技術最小可達4.8。由于安全性能低，所以傳統的帶式輸送機只能選用ST3500鋼絲繩芯強力輸送帶。借助動態分析，僅是輸送帶這一項便能節省出一筆相當可觀的費用，經濟效益明顯提升。

2.2 可控啟動技術

眾所周知，帶式輸送機的啟動是一個加速過程，容易因粘彈性變形生成動張力。當運輸帶速度越高，啟動時間越短時，啟動加速度和輸送帶粘彈性變形程度就會越嚴重。使用可控啟動技術，能至少將輸送帶啟動時的初張力降低10%，同時確保輸送帶不打滑。可控啟動裝置需符合以下要求：啟動時間以輸送機主參數為準，確保啟動速度始終維持在平穩狀態，并能實現滿載啟動。輸送帶啟動速度不可超過0.3m2/s，在多機驅動的情況下，還能發揮平衡功率的作用。拒啟動是能盡量減少對電源的不利影響，具備過載保護功能，降低對電源電流與電壓產生損害。

2.3 自動張緊技術

為確保輸送帶最小初拉力能夠滿足撓度要求，驅動滾筒趨入點和奔離點的張力比應設為固定值。在改良時，將啟動張緊力和額定張緊力的比值控制在1.4～1.5的范圍內，誤差不可超過10%。經改良后輸送帶裝置，可隨著張力變化實現自動調節，以確保驅動滾筒趨入點以及奔離點的張力比始終維持在穩定狀態。輸送帶張力產生變化時，張緊裝置能夠盡快響應并做出調整，以確保輸送帶張力始終保持在平穩狀態，避免振動或共振的發生。張緊裝置應安裝在帶式輸送機的不同位置上，考慮到煤礦井下空間有限，使用液壓絞車自動張緊裝置效果最為理想。

2.4 改良后應用效果

在新型煤礦帶式輸送機中，控制系統能夠在運行速度有所保障的前提下，降低能耗。當所有煤炭全部運輸完畢后，節能控制器會利用檢測裝置，對帶式輸送機首位端料流與位置傳感裝置進行檢查，確定帶式輸送機是否為正常運轉狀態。控制系統中新增了速度傳感器，實現了運行速率的無縫對接，能及時察覺系統故障并進行準確定位方便維護。此時，變頻器的輸出頻率就不再取決于料流大小，帶式輸送機的運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運行帶來的不利影響。于輸送帶末端設置一臺隔爆型散熱軸流式通風機，實現了及時散熱，降低了設備的耗損，為電動機的正常運轉提供了可靠保障。

3 結語

綜上所述，本文結合目前現有的煤礦帶式輸送機的特點，以節能降耗為設計初衷，對煤礦帶式輸送機的控制系統提出了改良意見。經改良后的煤礦帶式輸送機，在確保運行效率能足以滿足工作需求的同時，最大化降低了系統對電能的消耗，減少了系統的機械損耗，節約了噸煤輸送成本，提高了煤礦企業生產效益，適合于電力煤礦業廣泛應用。

參考文獻

[1] 尹成迅.礦用帶式輸送機控制技術現狀及發展趨勢[J].山西煤炭管理干部學院學報，2010，（1）.

[2] 朱文祥.帶式輸送機張力控制系統的魯棒控制器研究[D].合肥工業大學，2013.

[3] 肖衛雄.煤礦帶式輸送機節能降耗控制系統的改造[J].煤礦機電，2014，（1）.

[4] 何磊.煤礦帶式輸送機的電氣節能技術研究[D].西安科技大學，2010.

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

摘要：文章結合目前煤礦井下現有帶式輸送機運行與控制系統的特點，以節能降耗為設計宗旨，對其進行改良與完善。在節能降耗裝置的輔助下，新型煤礦帶式輸送系統的工作方式發生了巨變，有效降低了運行期間的電能消耗與機械損耗，達到了節能減耗的設計要求。經投入使用后最終發現，該系統運行效果良好，相較于傳統帶式輸送機，新型帶式輸送機不但工作效率高，而且電能消耗少，機械損耗也得到了有效控制。

關鍵詞：煤礦；帶式輸送機；節能降耗；控制系統；機械系統

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0075-02

由于煤炭企業工作環境較為復雜，普通煤礦帶式輸送機根本無法滿載運行，空載運行現象屢禁不止，而帶式輸送機本身整體性能耗損大，因此在系統運行期間會浪費大量能源，嚴重影響到企業的生產效益。本文根據山西省與全國機械行業現階段煤礦帶式輸送機節能控制情況，對現有輸送機系統進行技術改良，以達到降低耗損、提高企業生產效益的目的。

1 節能系統的設計

1.1 檢測部分

料流傳感器是檢測部分的關鍵，主要功能是對帶式輸送機上煤流的厚度進行測量。完成測量工作后，料流傳感器將會把測量信息轉化為模擬量信號，經礦用通信電纜，將檢測信息反饋給節能型控制器內。節能型控制器厚度測量分辨率可精確到0.01mm。速度傳感器主要被用于測量帶式輸送機當前運轉速度，帶式輸送機運轉速度主要取決于煤流厚度，當輸送帶上沒有煤流時，帶式輸送機將會放緩速度，原控制系統中的防滑功能被取代。在速度傳感器的輔助下，帶式勻速機的速度實現了無縫對接，能及時發現打滑與超速現象，并對故障部位進行精準定位。位置傳感器，主要被用于測量帶式輸送機當前運轉狀態。

1.2 控制部分

控制部分的節能型控制器選用的是S7-300可編程控制器，該控制器能對部分模擬量進行檢測，并借助AI結構進入控制器內，經控制器特殊數學模型計算后，根據計算結果，對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，設有通信裝置，可在MODBUS協議的監督下，實現與源控制系統的信息交換功能，在這一過程中，該系統成功融入進源控制系統中。值得一提的是，控制器還具備功率平衡功能，可通過調節內設變頻器功率，為系統平衡、穩定運行提供可靠保障。在該控制裝置的運行環境下，技術操作人員可隨時了解輸送機運行里程與實時電能消耗，通過節能效公式的計算，便能獲得該系統的節能降耗效果。

1.3 驅動部分

隔爆兼本質安全型變頻器與隔爆軸流式通風機是驅動部分的主要構成要素，這兩種裝置均能接受節能型控制器發出的信號，并根據信號判斷指令內容，按照煤流厚度，及時調整帶式輸送機的運行速率。其中，軸流式通風機的功能，則是為盡快排出帶式輸送機主電動機在高負荷運行狀態時產生的熱量。系統運轉產生的熱量倘若未獲得及時清除，則會導致對運行系統內大量構件產生不利影響，增大機械損耗。所以從這一方面來看，及時排熱很重要。

2 帶式輸送機的改良

本文結合現有煤礦帶式輸送機特點，在現有煤礦帶式輸送機機械系統的基礎上，運用幾項技術對其進行了改良，旨在提高運輸能力以及元部件性能，擴大功能實現一機多用、節能控制，提高企業生產效益。

2.1 動態分析技術

動態分析技術是對整機運行過程進行動態特性分析，利用動態分析技術優化設計大型帶式輸送機，能有效提高整機安全性能。就我國現有輸送機安全系數來看，即使配備了可控啟動裝置，其安全系數也只能控制到8左右，而經動態分析技術改良后，安全技術最小可達4.8。由于安全性能低，所以傳統的帶式輸送機只能選用ST3500鋼絲繩芯強力輸送帶。借助動態分析，僅是輸送帶這一項便能節省出一筆相當可觀的費用，經濟效益明顯提升。

2.2 可控啟動技術

眾所周知，帶式輸送機的啟動是一個加速過程，容易因粘彈性變形生成動張力。當運輸帶速度越高，啟動時間越短時，啟動加速度和輸送帶粘彈性變形程度就會越嚴重。使用可控啟動技術，能至少將輸送帶啟動時的初張力降低10%，同時確保輸送帶不打滑。可控啟動裝置需符合以下要求：啟動時間以輸送機主參數為準，確保啟動速度始終維持在平穩狀態，并能實現滿載啟動。輸送帶啟動速度不可超過0.3m2/s，在多機驅動的情況下，還能發揮平衡功率的作用。拒啟動是能盡量減少對電源的不利影響，具備過載保護功能，降低對電源電流與電壓產生損害。

2.3 自動張緊技術

為確保輸送帶最小初拉力能夠滿足撓度要求，驅動滾筒趨入點和奔離點的張力比應設為固定值。在改良時，將啟動張緊力和額定張緊力的比值控制在1.4～1.5的范圍內，誤差不可超過10%。經改良后輸送帶裝置，可隨著張力變化實現自動調節，以確保驅動滾筒趨入點以及奔離點的張力比始終維持在穩定狀態。輸送帶張力產生變化時，張緊裝置能夠盡快響應并做出調整，以確保輸送帶張力始終保持在平穩狀態，避免振動或共振的發生。張緊裝置應安裝在帶式輸送機的不同位置上，考慮到煤礦井下空間有限，使用液壓絞車自動張緊裝置效果最為理想。

2.4 改良后應用效果

在新型煤礦帶式輸送機中，控制系統能夠在運行速度有所保障的前提下，降低能耗。當所有煤炭全部運輸完畢后，節能控制器會利用檢測裝置，對帶式輸送機首位端料流與位置傳感裝置進行檢查，確定帶式輸送機是否為正常運轉狀態。控制系統中新增了速度傳感器，實現了運行速率的無縫對接，能及時察覺系統故障并進行準確定位方便維護。此時，變頻器的輸出頻率就不再取決于料流大小，帶式輸送機的運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運行帶來的不利影響。于輸送帶末端設置一臺隔爆型散熱軸流式通風機，實現了及時散熱，降低了設備的耗損，為電動機的正常運轉提供了可靠保障。

3 結語

綜上所述，本文結合目前現有的煤礦帶式輸送機的特點，以節能降耗為設計初衷，對煤礦帶式輸送機的控制系統提出了改良意見。經改良后的煤礦帶式輸送機，在確保運行效率能足以滿足工作需求的同時，最大化降低了系統對電能的消耗，減少了系統的機械損耗，節約了噸煤輸送成本，提高了煤礦企業生產效益，適合于電力煤礦業廣泛應用。

參考文獻

[1] 尹成迅.礦用帶式輸送機控制技術現狀及發展趨勢[J].山西煤炭管理干部學院學報，2010，（1）.

[2] 朱文祥.帶式輸送機張力控制系統的魯棒控制器研究[D].合肥工業大學，2013.

[3] 肖衛雄.煤礦帶式輸送機節能降耗控制系統的改造[J].煤礦機電，2014，（1）.

[4] 何磊.煤礦帶式輸送機的電氣節能技術研究[D].西安科技大學，2010.

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