基于載重量檢測的輸送機傳動控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

郭 超

（山西焦煤集團西山煤電股份有限公司西曲礦， 山西 太原 030200）

引言

隨著科技水平的不斷發(fā)展，帶式輸送機已經(jīng)成為了煤礦上不可或缺的散料輸送設(shè)備，其運行的穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到物料運輸?shù)男屎徒?jīng)濟性。目前多數(shù)輸送機系統(tǒng)在運行的過程中采用恒帶速的運行方式，該方式在運行過程中會產(chǎn)生極大的電能浪費，特別是在多個帶式輸送機串聯(lián)系統(tǒng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)物料在不同的輸送機上分布不均勻的現(xiàn)象，各輸送機均以恒定的帶速運行將引發(fā)輸送機系統(tǒng)耗電量大，電機、輸送帶磨損嚴重，壽命下降等問題，嚴重影響了帶式輸送機系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[1]。本文提出了一種新的基于載重量檢測的輸送機傳動控制系統(tǒng)。

1 帶式輸送機傳動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

根據(jù)帶式輸送機運行的實際情況和對節(jié)能運行控制的要求，該基于載重量檢測的輸送機傳動控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示[2]。

由圖1 可知，該傳動控制系統(tǒng)包括地面和井下兩個部分，在輸送機落料點位置配備有物料載荷檢測裝置對一定時間內(nèi)輸送帶上的煤炭的量進行檢測，然后將監(jiān)測結(jié)果傳輸給單機控制器，對輸送機運行速度和煤量的匹配性進行分析，當煤量多時就加大輸送機的帶速，滿足物料運輸需求，當輸送機達到最大帶速后，如果煤量繼續(xù)增加則系統(tǒng)將控制信號傳輸給給煤機，減少煤炭的輸送量。當煤炭量少時則降低系統(tǒng)運行帶速，實現(xiàn)節(jié)能運行控制，當煤倉內(nèi)的煤量超出警戒線后，系統(tǒng)將發(fā)出停止煤炭輸送的信號，停止給輸送機供煤，當輸送機機組串聯(lián)運行時，該控制系統(tǒng)的控制模式和單機運行時的控制模式一致，輸送機控制系統(tǒng)的所有控制過程和輸送機運行帶速、各個輸送機上的煤炭分布情況均能直觀地顯示在地面控制中心內(nèi)，便于控制人員對輸送機運行情況和物料輸送情況進行檢測。

圖1 帶式輸送機傳動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

為了確保該驅(qū)動控制系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，在輸送機周圍均布設(shè)有急停裝置，確保在運行過程中能夠及時進行制動，控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號傳輸均采用CAN 數(shù)據(jù)總線和RS485 數(shù)據(jù)通信協(xié)議[3]，具有人機交互處理及邏輯控制報警功能，智能化程度較高。

2 物料載荷檢測原理

帶式輸送機傳動系統(tǒng)調(diào)整的基礎(chǔ)來源于物料檢測裝置對輸送帶上物料量檢測的準確性，該控制系統(tǒng)物料載荷檢測裝置主要由超聲波發(fā)生器、信號接收器和顯示部分及霍爾傳感器構(gòu)成[4]，霍爾傳感器實際上是一種對帶式輸送機的運行速度進行連續(xù)性監(jiān)測的裝置，其端部設(shè)置有一個小型的滾輪，滾輪每轉(zhuǎn)動一圈表示輸送帶運行了一個固定距離，因此通過對滾輪旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的監(jiān)測即可對規(guī)定時間內(nèi)帶式輸送機輸送帶的運行距離進行判斷。

在進行煤量監(jiān)測時，首先通過超聲波發(fā)生器對輸送帶上的物料寬度和物料堆積高度進行測量，在系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)煤炭堆積高度模擬量。探測裝置上的霍爾傳感器探測裝置設(shè)置在和輸送帶接觸的滾輪內(nèi)，利用輸送帶運行時的摩擦力帶動滾輪運行，可以判斷出在監(jiān)測時間段內(nèi)輸送帶的移動距離，系統(tǒng)根據(jù)所監(jiān)測的煤層堆積的截面信號和單位時間內(nèi)輸送帶的移動量即可計算出該時間段內(nèi)物料在輸送帶上的分布情況。

3 調(diào)速控制策略

該輸送機驅(qū)動控制系統(tǒng)的調(diào)控包括兩個部分，一部分是通過控制系統(tǒng)對變頻控制器輸出變頻調(diào)節(jié)控制信號，通過控制變頻器的電流輸出來控制輸送機的運行速度，滿足在不同的輸送量情況下的變速運輸控制，確保輸送機系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性[5]。另一個部分是在多機串聯(lián)運行控制中，根據(jù)輸送機上物料的運行情況，控制下游輸送機的啟動時間，避免下游輸送機系統(tǒng)的空轉(zhuǎn)，影響運行的經(jīng)濟性，同時在聯(lián)合運行控制過程中通過對不同帶速情況下的物料運行情況監(jiān)測，實現(xiàn)對多級帶式輸送機聯(lián)合運行情況下的物料運行安全的控制，避免輸送機故障情況下的物料大量堆積和各輸送機運行產(chǎn)生的二次損害，該輸送機多級串聯(lián)控制時的調(diào)控結(jié)構(gòu)如圖2 所示[6]。

由圖2 可知，在上級傳送帶上分別設(shè)置了安全啟動距離和安全制動距離，由于物料在輸送機上運行到下一個輸送機上需要一定的時間，因此根據(jù)輸送帶的速度情況，安全啟動距離是指物料到達Q點時下游輸送機開始啟動，當下游輸送機運行穩(wěn)定后物料剛好落入到輸送機上，這樣可以極大地節(jié)約啟動時的電能消耗。如果下游輸送機遇到故障無法啟動，則當物料到達P點時就需要制動，確保物料不會掉落在下游輸送機上，從而確保了輸送的安全性。

同時對該多級串聯(lián)調(diào)控系統(tǒng)設(shè)置了強制停機安全程序，當系統(tǒng)判斷某個輸送機出現(xiàn)運行故障，而相應(yīng)的上游輸送機的速度運行信號未進行正確的調(diào)整反饋后將啟動緊急報警和系統(tǒng)強制停機功能，對出現(xiàn)故障的輸送帶的位置進行標示。故障輸送帶的下游輸送機則按原定程序繼續(xù)完成物料的輸送作業(yè)，并根據(jù)輸送帶上的物料編號情況調(diào)整各輸送帶的實際運行速度，滿足物料運行安全和經(jīng)濟性的調(diào)整控制需求。

圖2 多級串聯(lián)調(diào)控結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)論

1）該控制系統(tǒng)物料載荷檢測裝置主要由超聲波發(fā)生器、信號接收器和顯示部分構(gòu)成，能夠?qū)斔蜋C系統(tǒng)上物料的運量進行精確監(jiān)測；

2）驅(qū)動控制系統(tǒng)的調(diào)控包括兩個部分，一部分是通過控制系統(tǒng)對變頻控制器輸出變頻調(diào)節(jié)控制信號，通過控制變頻器的電流輸出來控制輸送機的運行速度。另一個部分是在多機串聯(lián)運行控制中，根據(jù)輸送機上物料的運行情況，控制下游輸送機的啟動時間，避免下游輸送機系統(tǒng)的空轉(zhuǎn)，影響運行的經(jīng)濟性。

3）該控制系統(tǒng)能夠有效地確保輸送機單機和組合運輸系統(tǒng)運行過程中的變速控制，滿足運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟性的要求。