皮帶運輸機變頻調速控制系統的改造與應用

王式平

山東山礦機械有限公司 山東 濟寧 272000

引言

基于PLC技術對皮帶運輸機的電氣控制系統進行變頻改造,改造后皮帶運輸機實現了智能調速和遠程故障監測,降低了檢修難度和維修成本,提高了皮帶輸送機的運行安全穩定性,保障了正常生產秩序。

1 故障因素分析

皮帶運輸機存在原煤運輸量不穩定、超負荷運行時常常發生堵煤、欠速、急停等故障。生產過程中操作人員能依據故障信號快速地明確故障原因并及時維修處理。設備其他部分電控系統均有運行狀態的信號顯示,而設備的保護操作沒有明確的原因信號顯示。設備技術人員雖能查找到運輸機的停機原因,并進行相應的維修,但故障檢測效率低,輸送機的運行能耗高、工效低。

2 變頻裝置優勢分析

a)能夠更加有效地實現皮帶運輸機的軟啟動。實現皮帶運輸機緩慢啟動的前提是確保電機啟動緩慢,在這過程中,電機能夠有效釋放皮帶內存儲的能量,從而最大程度地規避運輸機運輸啟停對皮帶產生的沖擊影響,避免膠帶損壞,從而確保作業的連續性；b)有效降低皮帶整體強度。通過變頻裝置進行皮帶運輸機的軟啟動,能夠結合具體運行狀況隨意選取皮帶運行啟動時間,這種對啟動時間的延長能夠有效降低啟動對皮帶的沖擊性,從而降低對皮帶強度的需求,減小設備成本投入。此外,啟動沖擊力的降低也能夠避免其對設備內部組件的不利影響,從而增加皮帶運輸機各組件壽命,進一步減少運行成本；c)通過變頻裝置對皮帶運輸機進行“一拖一”調控,能夠有效確保多臺電機驅動作業時的轉矩平衡；d)具備檢測功能。變頻裝置對設備運行速度調控是通過無極調速傳動系統實現的,因此在空載作業時,能夠在額定速度范圍內適度降低運輸速度,從而使皮帶具備低速驗帶功效,提升檢測維護的便利性；e)重載啟動穩定性佳。通過變頻驅動裝置能夠實現低頻運動條件下2倍額定轉矩的對外輸出,這對于實現重載的平穩啟動具有積極意義；f)擁有自動調速功能。受煤流感應裝置的影響,變頻裝置能夠結合皮帶運輸負載的實際大小對皮帶運行速度進行智能自動調控,從而有效降低運輸中的皮帶損耗,最大化延長皮帶運行壽命；g)節能降耗。對皮帶運輸機而言,其煤炭運輸量會伴隨開采速率的改變而發生變化。通過液力耦合裝置實現軟啟動時,皮帶運行速度不易調控。當負載偏小或空載作業時,皮帶往往仍會保持高速運行,從而導致電能無端浪費。采取變頻裝置對電機進行驅動作業,能夠結合具體皮帶運輸狀況對皮帶運輸速度予以智能調控,從而實現速度隨負載變化的改變,最大化節約運行能耗。

3 PLC變頻技術改造方

3.1 控制系統設計方案 變頻控制系統的改造,保留原控制系統的工作回路,重點對控制系統的接觸線圈控制回路進行優化改造,優化改造后的系統示意如圖1所示。可知,1號至4號繼電器均安裝在皮帶機的機頭控制箱內,轉換開關、按鈕、指示燈等分別安裝于控制臺上。系統改造后跑偏保護處于常開點位置,改造后3號指示燈和對應的3號繼電器線圈連接,當設備跑偏時,常開點轉為閉合狀態,繼電線圈與指示燈通電,指示燈亮。根據改造優化后的電控系統工作原理,設備處于機尾停止、急停、堵煤等保護的操作原因相同。通過設備控制臺上顯示的信號能清楚地看到停機原因,對設備檢修及排障等提供了清晰的指示。同時優化后的控制回路在設備需要停機維修時,可直接將設備常開點轉變為常閉點。

3.2 皮帶輸送機控制系統啟動方式 皮帶輸送機的變頻技術改造除了對控制回路優化,還對啟動方式進行優化。優化后的電控系統使用施耐德電氣公司生產的ATS48軟啟動器。設備啟動時電流以一定速度上升至設定值,能避免電流升高對設備的沖擊問題,增強了對電機的保護作用。同時優化后的軟啟動器具有控制啟動條件功能,有效提升皮帶運輸機工效。

圖1 工作回路示意圖

3.3 聯動控制優化 皮帶運輸機與其他原煤機械設備聯合運轉使用,當其他設備出現故障時,如果運輸機仍處于運行狀態時,皮帶機會發生空載運行,降低輸送機的使用功效。當皮帶輸送機處于故障狀態時,如果其他設備仍然處于運行狀態時,會使皮帶上面堆積大量煤炭,造成安全隱患。因此需要對皮帶運輸機與破碎機等各設備之間進行聯動控制,即當其他某一設備出現故障時,皮帶運輸機不能啟動,并對其進行閉鎖。當皮帶運輸機發生故障時,破碎機等其他設備不能啟動,對其閉鎖控制。

3.4 完善現場安全監管運行制度 在煤礦井下生產過程中,需建立健全各項制度,從而更好地確保煤礦安全監管工作的順利進行。煤礦現場安全監管運行制度主要包括安全監管目標責任制、責任追究制、日常安全監管記錄制、效績獎懲制等。只有對相關制度體系進行不斷補充和完善,才可更好地確保煤礦現場安全監管工作的順利進行。各監管主體最好根據自身的監管權限做好自己的本職工作,駐礦安監員每月需超過15次下井檢查,安監局分管領導需超過5次下井檢查。同時,要按照要求做好日常安全監管記錄工作,以便相關人員對其進行瀏覽和查看。此外,還需建立責任追究制,以更好地加強對煤礦現場安全監管工作的重視,有效避免安全事故的發生。

結語

皮帶運輸機作為企業生產活動中重要的運輸工具,其影響著整個企業的生產活動效率,一旦出現故障,不但會阻礙日常生產的進行,而且還會帶來巨大的經濟損失,甚至可能威脅工作人員的安全。所以,要在延長皮帶運輸機的使用壽命、降低能耗、提升效率等問題上進行研究。變頻技術在皮帶運輸機調速系統中的應用,可以控制運輸速度,延長使用壽命,降低能源消耗,減少企業的設備成本。變頻技術的使用可以幫助企業更好地響應節能環保的號召,使企業擔負起社會責任。