帶式輸送機自動化調節系統設計

趙晨光

（內蒙古煤田地質局生產安全裝備處，內蒙古呼和浩特010051）

0 引言

煤炭在我國的能源結構中占有重要地位[1]，為我國的社會發展做出了不可替代的貢獻。帶式輸送機是井下重要的運輸設備，其工作狀態直接影響礦井的產量。某煤礦的皮帶輸送機寬度為800 mm，井下安裝長度2 050 m，部分輸送機可軟停車、軟啟動。設計煤礦帶式輸送機自動調節系統可以明顯地提高某礦的經濟效益。所設計的控制系統在某煤礦850/1#、850/2#帶式輸送機進行了試驗，效果良好，實現了帶式輸送機速度調節，在保證運輸能力的條件下，降低了設備損耗，延長了帶式輸送機的使用壽命。

1 自動化調節系統設計

1.1 輸送機工作原理

帶式輸送機又稱膠帶輸送機，具有運輸能力強、運輸距離短、結構簡單、運行高速平穩、噪音低等特點，被廣泛應用于井下的煤炭運輸。帶式輸送機主要包括機架、輸送帶、轉動滾筒、拉緊裝置、輸送帶、托輥機架及傳動裝置[2]；皮帶繞過兩端的滾筒，利用輸送帶卡子連接兩個接頭；上、下托輥負責支撐皮帶，通過拉緊裝置，對輸送帶施加預緊力；電動機帶動主滾筒旋轉，依靠主滾筒和輸送帶的摩擦力，帶動皮帶旋轉，完成運輸工作。

1.2 自動化調節系統硬件組成

自動化調節系統主要由控制裝置、執行電機、變頻器和負載電流檢測等組成。控制裝置包括A/D、D/A轉換器和PLC，變頻器主要包括本安控制腔、隔爆殼腔、變頻調速系統等，變頻器的電流經過反饋后變成負載電流信號。

具體硬件組成：

（1）控制裝置：三菱公司制造的FX1N-60MR-001、FX1N60MR-D和FX2N-64MR-001。

（2）變頻器：4臺三菱公司制造的FR-D720S-0.4K-CHT隔爆變頻調速裝置。主要負責交流電動機的驅動控制，目的是讓電動機實現軟啟動和軟停車。

（3）4臺交流電機（4×250 kW）。

煤礦帶式輸送機自動化調節系統主要由PLC通過A/D模塊搜集本級和前級帶式輸送機的電流信號[3]，經過軟件分析之后，判斷帶式輸送機的負荷情況，利用D/A模塊輸出控制信號，相應調整帶式輸送機的運轉速度，保證帶式輸送機處于最合適的工作狀態。

1.3 PLC控制系統設計

帶式輸送機自動調節系統的控制裝置包括D/A、A/D轉換器和PLC，可編程PLC控制器控制整個系統，控制系統軟件的主程序[4]包括負載信號搜集、控制信號運算和控制輸出等。圖1為控制系統軟件流程圖。

圖1 控制系統軟件流程圖

ZJT變頻器的控制方式包括就地控制和遠程控制，兩種模式可以相互切換，同時具備故障診斷功能。當系統發生故障之后，變頻器可以把信號傳給控制器，控制器輸出報警信號和停車信號。

2 現場試驗

此自動化調節系統在某煤礦的850/1#、850/2#皮帶輸送機進行了現場試驗。該礦設計生產能力為3 Mt/a，現開采3#煤層，3#煤層平均厚度為6.2 m，最低厚度4.3 m，最高厚度7.5 m，采用放頂煤采煤法進行回采，采煤高度為2.8 m，放煤高度為3.4 m。

2.1 試驗輸送機基本參數

850/1#帶式輸送機型號為SJ-44SDJ-44，最大運煤量800t/h，額定電壓660 V，額定電流230 A，輸送帶長500 m，坡度為8°，電機型號為Y100L-2。

850/2#帶式輸送機型號為STJ-120*2200，最大運煤量1 200 t/h，輸送量額定電壓660 V，額定電流230 A，輸送帶長600 m，坡度為6°，電機型號為Y100L-2。

2.2 試驗內容

試驗內容主要包括：

（1）電動機負載與電流的關系；

（2）電動機運轉速度與控制頻率的關系；

（3）根據前兩個試驗結果，運行輸送機自動化調節系統，實現輸送機的軟停車和軟啟動。

2.3 試驗系統設置

變頻調速裝置的工作頻率在0～50Hz之間，精確度為1%Hz；電機的啟動和停止時間控制在20 s之內，同時還包括過流、欠壓、漏電、過載、過壓等保護功能。

試驗內容是搜集850/1#、850/2#帶式輸送機的電流信號，判斷輸送機的工作狀態，對輸送機的速度做出相應調整。主要記錄數據包括：輸送機的電流、接收電流信號到發出控制信號所需時間，方便調節系統的靈敏度。

2.4 試驗結果

在某礦井實際應用后發現，此系統可以有效優化帶式輸送機的相關參數。如：降低帶式輸送機啟動時對其他電氣設備的影響，降低帶式輸送機的損耗，增加帶式輸送機運轉的安全性，延長輸送機的使用壽命，提高生產效率。

3 結語

本文設計了一套帶式輸送機自動化調節系統，并在某煤礦成功應用，可以根據輸送機的工作狀態，相應調整輸送機速度，使輸送機在最佳負荷狀態下運行。自動化調節系統提高了井下自動化水平，可以為企業帶來巨大的經濟效益，具有重要的研究價值。

[1]劉璐，朱一凡.基于PLC與組態王的帶式輸送機控制系統設計[J].煤礦機械，2010，31（6）：20-22.

[2]張旺，郭猛，周梁.管狀帶式輸送機的特點及在濟鋼的應用[J].科技信息，2012（11）：131.

[3]王建華，許紀倩.帶式輸送機設計和選型專家系統的研究[J].起重運輸機械，2001（4）：13-16.

[4]王志奎，朱清慧.可編程序控制器和交流變頻器在開環、閉環調速系統中的應用[J].現代電子技術，2002（7）：27-29.