基于載重量檢測的輸送機傳動控制系統(tǒng)的應用研究

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，帶式輸送機已經成為了煤礦上不可或缺的散料輸送設備，其運行的穩(wěn)定性和可靠性直接關系到物料運輸的效率和經濟性。目前多數輸送機系統(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生極大的電能浪費，特別是在多個帶式輸送機串聯系統(tǒng)中，經常會出現物料在不同的輸送機上分布不均勻的現象，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)的結構

根據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)的整體結構如圖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輸送帶上的煤炭的量進行檢測，然后將監(jiān)測結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，實現節(jié)能運行控制，當煤倉內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，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)結構示意圖

為了確保該驅動控制系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，在輸送機周圍均布設有急停裝置，確保在運行過程中能夠及時進行制動，控制系統(tǒng)的數據信號傳輸均采用CAN 數據總線和RS485 數據通信協議[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)調整的基礎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，其端部設置有一個小型的滾輪，滾輪每轉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圈數的監(jiān)測即可對規(guī)定時間內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)內生產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置在和輸送帶接觸的滾輪內，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)測時間段內輸送帶的移動距離，系統(tǒng)根據所監(jiān)測的煤層堆積的截面信號和單位時間內輸送帶的移動量即可計算出該時間段內物料在輸送帶上的分布情況。

3 調速控制策略

該輸送機驅動控制系統(tǒng)的調控包括兩個部分，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運行控制中，根據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，影響運行的經濟性，同時在聯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，實現對多級帶式輸送機聯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生的二次損害，該輸送機多級串聯控制時的調控結構如圖2 所示[6]。

由圖2 可知，在上級傳送帶上分別設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。

同時對該多級串聯調控系統(tǒng)設置了強制停機安全程序，當系統(tǒng)判斷某個輸送機出現運行故障，而相應的上游輸送機的速度運行信號未進行正確的調整反饋后將啟動緊急報警和系統(tǒng)強制停機功能，對出現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)，并根據輸送帶上的物料編號情況調整各輸送帶的實際運行速度，滿足物料運行安全和經濟性的調整控制需求。

圖2 多級串聯調控結構示意圖

4 結論

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成，能夠對輸送機系統(tǒng)上物料的運量進行精確監(jiān)測；

2）驅動控制系統(tǒng)的調控包括兩個部分，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運行控制中，根據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，影響運行的經濟性。

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)定性和經濟性的要求。