帶式輸送機自動化調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計

趙晨光

（內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)局生產(chǎn)安全裝備處，內(nèi)蒙古呼和浩特010051）

0 引言

煤炭在我國的能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位[1]，為我國的社會發(fā)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(tài)直接影響礦井的產(chǎn)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(diào)節(jié)系統(tǒng)可以明顯地提高某礦的經(jīng)濟效益。所設計的控制系統(tǒng)在某煤礦850/1#、850/2#帶式輸送機進行了試驗，效果良好，實現(xiàn)了帶式輸送機速度調(diào)節(jié)，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(diào)節(jié)系統(tǒng)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(jié)構(gòu)簡單、運行高速平穩(wěn)、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(zhuǎn)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(zhuǎn)，依靠主滾筒和輸送帶的摩擦力，帶動皮帶旋轉(zhuǎn)，完成運輸工作。

1.2 自動化調(diào)節(jié)系統(tǒng)硬件組成

自動化調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由控制裝置、執(zhí)行電機、變頻器和負載電流檢測等組成?？刂蒲b置包括A/D、D/A轉(zhuǎn)換器和PLC，變頻器主要包括本安控制腔、隔爆殼腔、變頻調(diào)速系統(tǒng)等，變頻器的電流經(jīng)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(diào)速裝置。主要負責交流電動機的驅(qū)動控制，目的是讓電動機實現(xiàn)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(diào)節(jié)系統(tǒng)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(jīng)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(diào)整帶式輸送機的運轉(zhuǎn)速度，保證帶式輸送機處于最合適的工作狀態(tài)。

1.3 PLC控制系統(tǒng)設計

帶式輸送機自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制裝置包括D/A、A/D轉(zhuǎn)換器和PLC，可編程PLC控制器控制整個系統(tǒng)，控制系統(tǒng)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(tǒng)軟件流程圖。

圖1 控制系統(tǒng)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(tǒng)發(fā)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(xiàn)場試驗

此自動化調(diào)節(jié)系統(tǒng)在某煤礦的850/1#、850/2#皮帶輸送機進行了現(xiàn)場試驗。該礦設計生產(chǎn)能力為3 Mt/a，現(xiàn)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(shù)

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(nèi)容

試驗內(nèi)容主要包括：

（1）電動機負載與電流的關(guān)系；

（2）電動機運轉(zhuǎn)速度與控制頻率的關(guān)系；

（3）根據(jù)前兩個試驗結(jié)果，運行輸送機自動化調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實現(xiàn)輸送機的軟停車和軟啟動。

2.3 試驗系統(tǒng)設置

變頻調(diào)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(nèi)，同時還包括過流、欠壓、漏電、過載、過壓等保護功能。

試驗內(nèi)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(tài)，對輸送機的速度做出相應調(diào)整。主要記錄數(shù)據(jù)包括：輸送機的電流、接收電流信號到發(fā)出控制信號所需時間，方便調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靈敏度。

2.4 試驗結(jié)果

在某礦井實際應用后發(fā)現(xiàn)，此系統(tǒng)可以有效優(yōu)化帶式輸送機的相關(guān)參數(shù)。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(zhuǎn)的安全性，延長輸送機的使用壽命，提高生產(chǎn)效率。

3 結(jié)語

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

[1]劉璐，朱一凡.基于PLC與組態(tài)王的帶式輸送機控制系統(tǒng)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(tǒng)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(huán)、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的應用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2002（7）：27-29.