大距離膠帶運輸機動態(tài)調速效益分析

徐大勇 張振平 顏井亮

摘 要：隨著礦井高產(chǎn)高效的發(fā)展，膠帶運輸機成為了大型礦井煤炭提升的主力。但是，由于在實際的煤礦生產(chǎn)過程中，煤礦的開采具有不均衡性，并且膠帶機長期處于空載或者輕載的運行情況下，從而導致設備耗損比較嚴重，因此，在膠帶運輸機運行中，根據(jù)煤量自動匹配調速控制技術成為了人們研究的重點?；诖耍挛膶Υ缶嚯x膠帶運輸機動態(tài)調速效益進行了分析，以供參考。

關鍵詞：大距離；膠帶運輸機；動態(tài)調速；效益分析

引言

在當前的煤礦生產(chǎn)過程中，膠帶運輸機是恒速運行的，但是不能根據(jù)煤量的變化而進行變速運輸，隨后大功率高壓防爆變頻器為實現(xiàn)膠帶機變速運行提供了有力的條件，且在大型煤礦變頻器驅動的膠帶運輸機中得到了應用，但是其僅限于變頻器軟啟動功能的應用。因此，為了實現(xiàn)煤礦大距離膠帶運輸機的節(jié)能降耗、增加經(jīng)濟效益的目標，人們對根據(jù)煤量自動匹配調速控制技術關注度越來越高。

1膠帶運輸機

1.1膠帶運輸機的概述

膠帶運輸機在物料運輸裝備工程領域，不僅具有長距離、大運量、高速度以及持續(xù)運輸?shù)奶攸c，而且運行比較可靠、維護較為簡單，經(jīng)濟效益比較顯著、易于實現(xiàn)自動化和集中控制。同時，膠帶機的運行維護費用相比于其他類型的運輸設備而言是比較低的。因此，在煤礦工業(yè)的生產(chǎn)過程中，只要能夠使用到膠帶運輸機的場合，都會優(yōu)先考慮利用膠帶機來運送物料。除此之外，膠帶運輸機與其他運輸設備相比，還具有以下幾個優(yōu)點：一是，輸送能力的范圍較廣。輸送帶的寬度長達200mm至5m，每小時的輸送能力也可以由幾噸到幾萬噸；二是，運送物料種類廣泛。其不僅可以用來運送散裝物料，而且可以運送塊狀物料及成件物料；；三是，輸送傾角大。正常的膠帶機可以輸送-15°～20°的角度，而使用特種結構的輸送帶，輸送角可達90°；四是，卸料靈活、可靠性比較強、運輸阻力較小、安全性能高。

1.2運輸機的價值作用

運輸機械是當前物流行業(yè)中所使用的重要設備，其中帶式運輸機被廣泛應用于現(xiàn)代化的各個工程中。隨著現(xiàn)代化社會生產(chǎn)和科技水平的迅猛發(fā)展。帶式運輸機也在朝著更長遠的方向發(fā)展。在實際的生產(chǎn)過程中，大距離膠帶運輸機與傳統(tǒng)的一些運輸方式相比，其更為經(jīng)濟、安全。因此，根據(jù)大距離膠帶運輸機在工作生產(chǎn)中起到的運輸作用，可分為以下幾點：第一，大距離膠帶運輸機在整個輸送過程中保證了輸送效率，且輸送時間與輸送量成正比，從而使輸送工作的速度得到了提升，同時，在運輸工程中很難出現(xiàn)遺漏和輸送不到位的情況，減少了運輸資源的浪費；第二，使得整個運輸過程達到了全自動化，對在運輸過程中的工程安全起到了很大的保證作用，相比于半機械化輸送和人力輸送要更加切實可行。

1.3運輸機中拉緊裝置的作用

在大距離膠帶運輸機中拉緊裝置的作用，主要包括以下幾點：第一，其能夠使輸送帶的張力達到最小化，從而防止輸送帶出現(xiàn)下垂過度的情況；第二，改善了因輸送帶過度使用而導致彈性出現(xiàn)伸長的情況；第三，在過渡的過程中，將輸送帶所存在的阻力減少到了最小程度；第四，保證輸送帶在關鍵部位有一定的張力，防止在傳輸物件的過程中有打滑的現(xiàn)象出現(xiàn)；第五，能夠提供一個必要的路線給輸送帶的接頭。

2變頻調速的主要結構

變頻驅動是通過改變電動機電源頻率來控制電機的轉速，并且能夠滿足用戶在0～50Hz不同頻率下對電機轉速的要求，同時能夠對電機的啟動與停止進行控制，從而實現(xiàn)可控調速功能。同時，變頻調速技術一般采用矢量控制技術，在電動機的調速特性和負載能力這兩方面有突出的優(yōu)點，在啟動時加速時間和停止時減速時間設定范圍比較廣，能有效控制輸送機柔性負載的軟啟動、軟停車，實現(xiàn)各驅動裝置之間的功率匹配。此外，變頻調速系統(tǒng)主要是由主電路和控制回路兩個部分組成，其中主電路又是由供電部分、逆變單元和整流單元組成；而控制回路的大腦則是CPU，從而在膠帶運輸機控制的過程中，可以增加頻繁重載啟動膠帶運輸機的壽命，實現(xiàn)低速驗帶功能，并按照實際的需求對啟動加速時間和停車減速時間進行設定，從而實現(xiàn)“S”速度曲線。

3全運輸系統(tǒng)膠帶運輸機動態(tài)調速的應用技術

全運輸系統(tǒng)、大距離膠帶機動態(tài)調速是根據(jù)整個膠帶機運輸系統(tǒng)的煤量負載以及煤流到達時間，計算、分析和預測未來時間里膠帶機煤量負載的變化情況，從而實現(xiàn)整個膠帶機運輸系統(tǒng)的動態(tài)速度調整，達到超前提速、滯后降速的目的，保證速度與負載匹配的同時，確保生產(chǎn)安全。

3.1膠帶運輸機煤流圖像采集與處理技術

在煤礦生產(chǎn)過程中，利用每條膠帶運輸機機頭與機尾所安裝的IPC以太網(wǎng)數(shù)字攝像儀，對全運輸系統(tǒng)膠帶運輸機的煤量進行視頻采集與識別。此外，將IPC接入礦井井下防爆交換機中，通過井下、井上千兆通訊網(wǎng)絡將視頻信號傳輸?shù)揭曨l信號處理單元，然后再對其進行視頻采集和圖像處理、煤流識別工作，從而保證運輸過程的安全性。

3.2動態(tài)調速實現(xiàn)模型

基于視頻識別的礦井膠帶機閉環(huán)自適應動態(tài)調速控制系統(tǒng)，通過在膠帶運輸機機頭、機尾安裝的數(shù)字攝像儀，獲取瞬時煤量圖像，然后再利用圖像處理方法、背景提取以及運動物體的識別，來獲取煤流寬度的相對值，并對其進行運算與分析，從而得出準確的煤量值。此外，根據(jù)所得的煤量值以及煤流到達的時間，采用開環(huán)方式進行調整轉速；根據(jù)電機電流及煤量分布實現(xiàn)閉環(huán)控制，使膠帶機的速度達到設定的比例；根據(jù)電機負載曲線、視頻信號實現(xiàn)全系統(tǒng)自適應動態(tài)調速控制。

3.3膠帶運輸機動態(tài)調速控制

在生產(chǎn)過程中，動態(tài)調速控制是將視頻信號處理單元所識別的結果信息，傳送給膠帶運輸機動態(tài)調速控制單元后，再根據(jù)煤量的分布、負載趨勢和膠帶運輸機當前運行速度等因素，對膠帶運輸機的動態(tài)進行調速，從而實現(xiàn)膠帶運輸煤量與運行速度互相匹配。此外，根據(jù)膠帶運輸機電機負載曲線和視頻信號信息，動態(tài)調速控制單元與井下膠帶機PLC進行雙向通訊，實現(xiàn)對膠帶機的調速控制。

結束語

總而言之，在當前大力發(fā)展綠色能源的背景下，要想節(jié)約企業(yè)的生產(chǎn)成本，不斷提升企業(yè)的經(jīng)濟效益，就要運用膠帶機動態(tài)調速控制技術。而基于視頻識別技術的礦井膠帶運輸機閉環(huán)自適應動態(tài)調速控制系統(tǒng)，可以降低膠帶機的轉速，實現(xiàn)大距離、全運輸系統(tǒng)膠帶機的動態(tài)調速，最終實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。

參考文獻：

[1]王娜娜.大功率帶式輸送機長距離變頻驅動系統(tǒng)的研究[D].天津科技大學，2016.