輸送機綜合調速控制系統的優化

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運轉的一種機械設備，具有結構簡單、穩定性好、輸送量大的特點，是煤礦上物料運輸的核心，隨著物料運輸距離的不斷增加，傳統的單輸送機系統已經無法滿足運輸需求，因此多輸送機組合接力式的多級輸送機系統已經成為物料運輸的主流。但目前的多級輸送機組合式控制系統控制邏輯相對簡單，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、輕載高速運行狀態普遍，不僅嚴重影響了輸送機系統的運行穩定性，而且也導致電能浪費大，限制了煤礦運輸經濟性的進一步提升。本文提出了一種新的輸送機綜合控制系統。

1 輸送機綜合控制系統

結合多級輸送機系統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整體結構如圖1所示，圖中HUB表示多端口的轉發器[1]。

圖1 輸送機綜合控制系統結構

由圖1可知，該控制系統主要包括了調速控制系統、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測，從而實現對輸送帶上物料分布情況的實時掌控，系統根據落料時間和落料量，對煤炭在輸送機系統上的運行情況進行監測，判斷出各個輸送機上物料的分布狀態。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控，將監控結果同步傳輸到PLC控制中心，控制中心根據各輸送機帶速、煤炭分布狀態，依據煤量-帶速精確匹配原則，將帶速調節信號轉換為變頻器調節信號，通過控制各變頻器的信號輸出來實現對各輸送機運行狀態的精確調整。為了確保速度調整的精確性，在系統內設置了閉環反饋調速邏輯[2]，系統會實時對輸送機運行帶速進行監測，將調整后的帶速和理論調整帶速進行對比，獲取差值，系統依據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測準確性。

本文提出了一種新的測速托輥裝置，將測速系統集成到托輥組內，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生交替變化，傳輸信號線會對單位時間內交替變化的數量進行記錄，進而判斷出輸送帶的運行速度。該結構的優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，避免了傳統測試傳感器長期在惡劣環境下運行導致的測速偏差，提高了測速精度，根據實際對比，測速托輥的測速精度比傳統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

該調速控制系統中，控制部分保護聯合調速控制中心和PLC控制模塊兩個部分，兩個模塊彼此分工，通過對不同數據的分析，提升系統整體的運算速度。在控制過程中聯合調速中心主要對輸送帶上的煤料分布狀態和瞬時流量進行監控和分析，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量。為了確保對各輸送帶帶速調節的可靠性，PLC能夠對各個輸送帶的運行情況進行單獨控制。系統內的數據通信采用RS232數據通信接口，實現對數據信息的傳輸，該綜采調速控制邏輯如圖3所示[4]。

圖3 聯合調速控制邏輯

通過對輸送機控制系統優化前后的運行情況進行分析，優化后輸送機運行時的平均帶速由優化前的4.12 m/s降低到了優化后的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定性和經濟性。

4 結論

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

2）測速托輥結構緊湊、可靠性好，測速精度比傳統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濟性具有重要意義。