矿用刮板输送机变频控制系统设计与实践应用分析.pdf

2023.9 矿业装备/1450 引言目前已经普遍用于煤矿生产实践的矿用刮板输送机，即能保证优良的系统平稳性，又能达到安全性生产指标。但是在传统的机械运行控制模式下，刮板输送机系统启动过程缺少精准化的控制，存在频率较高的机械运行冲击。刮板输送机的系统运行功率存在失衡的风险，并且还会威胁到煤矿机械操作使用人员的安全。目前，针对刮板输送机这一弊端，煤矿企业正致力于全面实现变频控制自动化转型，确保变频控制模式能够完成刮板输送机的实时运行控制，切实节约刮板输送机的系统控制成本。1 矿用刮板输送机的基本组成结构与系统性能1.1 矿用刮板输送机系统结构通常情况下，矿用刮板输送机的机械系统基本组成结构包含刮板设备、圆环链条、联轴器、链轮、中部槽、电动机、液力耦合器与减速器，以上各个部分的机械结构部件都构成了刮板输送机的关键部件1，图 1 为矿用刮板输送机系统示意图。刮板输送机在电动机的持续动力下，能够保证机械链轮部位持续接收到实时性的传输动力。机械系统链轮结构连接于减速器与液力耦合器，进而实现对于输送链条的持续驱动。煤矿物料置于中部槽的机械结构部位，确保达到了往复循环式的矿用机械系统持续运输目标。近些年来，矿用刮板输送机的机械系统已经实现了整体性能的优化，刮板输送机的电机功率指标已经得到了科学化设计。1.2 矿用刮板输送机的系统性能刮板输送机的基本功能就在于持续运送煤矿物料，从而实现对于煤矿物料的安全平稳运送。在目前情况下，刮板输送机的机械设备安全使用效能已经获得了全面的提升优化，客观上达到了降低机械运行能耗以及提升机矿用刮板输送机变频控制系统设计与实践应用分析袁宏（山西煤炭运销集团高山煤业有限公司，山西大同 037001）摘要：在矿用机械设备的系统组成中，刮板输送机属于非常关键的基础设施设备。矿用刮板输送机的机械组成结构具有复杂性，其平稳安全运行需要建立机械系统变频控制模式。变频控制系统用于刮板输送机前，要制定具体的设计方案，在实践中要完善技术方案，使变频控制系统能够实现自动化机械运行数据采集，有效防范刮板输送机系统安全故障，消除潜在风险隐患。关键词：矿用刮板输送机；变频控制系统；设计方案应用图1 矿用刮板输送机系统刮板圆环链电动机减速器液力耦合器采煤机行走机构中部槽链轮联轴器146/矿业装备 MINING EQUIPMENT装 备械使用效率的宗旨目标2。但是从总体角度来讲，现阶段的刮板输送机仍然普遍存在电机系统的功率平衡问题，输送机设备由于具有较快的启动加速度，那么就会显著冲击到刮板输送机的机械本体结构。由此可见，目前针对于刮板输送机的矿用设备亟待实现必要的系统使用效能优化，通过引进自动化与智能化的机械运行控制来促进刮板输送机的运行平稳，保障在运送煤矿物料全过程中始终保持稳定。2 矿用刮板输送机的变频控制系统总体设计方案2.1 系统设计总体方案刮板输送机不能缺少实时性的变频控制与节能措施作为保障，刮板输送机的空载启动与重载启动过程，都要建立在变频控制的技术手段支持下。变频控制的 PLC系统自动化模块能够全面实现机械系统的启停控制以及运行过程控制，从而达到了实时传输以及准确检测出输送机异常的情况3。对于 PLC 的系统智能控制器连接于系统电机的两端结构部位，确保达到了全面检测系统电流强度的目标。具体针对于测试输送机的系统瞬时电流强度而言，能够同时针对于现有的多部电机设备来实现自动化的准确测试。经过电流传输与检测技术手段，PLC 智能控制中心能够接收各个时段异常数据信号，进而起到合理改变输送机现有运行频率以及保障输送机平稳安全运行的效果。2.2 变频控制系统的运行实现方式目前，变频控制系统主要设计为软启动的机械控制调节模式，对机械启动环节中系统加速度实现适当的灵活调整4。变频控制系统（PLC 设备）在软启动系统自动化调控下，显著的缓解了较大的机械冲击作用力，从而起到平衡控制刮板输送机各个运行环节的目标。内置的机械加速度指标得以完成，同时还自动调整机械负载，控制电流强度，提升电流值检测精准度。变频控制模式下电机如果达到功率平衡状态，那么电机两端瞬时电流检测数据将会更加均衡。反之，电机头部与尾部的电流值如果出现明显的失衡，那么必须要依靠于变频自动控制（PLC 核心组件），来平衡机械系统功率。3 矿用刮板输送机的变频控制系统设计3.1 系统硬件结构设计经过完善优化设计后变频控制的 PLC 硬件有：传感器、控制器。图 2 为矿用刮板输送机变频控制系统设计方案。刮板输送机的系统自动化控制器设计为集成度较高的自动控制模式，运用系统输出与系统输入的接口组件来连接相关的硬件设备。例如：变频控制装置中的比例阀与开关阀与系统硬件的控制器紧密的连接。具有自动控制效能的系统 CPU，能够存储规模较大的机械运行控制数据，进而实现实时检测输送机运行频率异常的情况。系统控制器设计的可扩展模式，是通过PID 的系统运行控制基本思路来实现5。PID 智能控制模式能够全方位准确的采集输送机电流强度数值，自动化系统传感器能够额定出理想的运行电流值与电压值。变频控制系统能长期运行于潮湿与粉尘密度较高的矿井环境中。表 1 为变频控制系统电流传感器结构设计参数。3.2 系统软件结构设计刮板输送机系统软件是否实现自动控制效能，关键取决于系统软件的衔接配合程度等因素。目前系统设计人员针对于刮板输送机主要设计出电机功率平衡的软件控制模式。在启动刮板输送机时，系统软件能够实时检测各个时段电流值，然后将采集得到的电流强度传输至企业中心控制模块6。PLC 的系统自动控制模块对于实时电流差值进行准确的判断，就会有助于保持系统电机设备运行功率的平图2 矿用刮板输送机的变频控制系统设计方案PLC控制器电流识别电流识别调速变频器1变频器2机头机尾等效电机电机3电机2电机1表1 变频控制系统的电流传感器结构设计参数设计参数传感器型号额定电压值额定电流值指标CSNR15IDC 24V180mA2023.9 矿业装备/147衡。PLC 中心控制处理模块可以准确的下达机械运行的控制指令，确保电机转动速度限定在最为合理的范围。通过全面对比电机端部与电机尾部的实时电流强度，能够有效降低现有的电流数值差异，客观上保证刮板输送机的平稳运行。3.3 系统实践效果检测变频控制的系统运行使用效能是否达到预期的效果，必须要通过专业化的系统性能测试，主要针对刮板输送机合理采用变频控制模式下的运行效率检测，煤矿企业的技术人员经过持续两个月左右的系统数据采集，完成了系统效能测试。通过数据采集以及数据检测，发现变频控制模式驱动下的刮板输送机机械运转性能更加稳定，明显提高了输送机安全可靠程度。刮板输送机由于具备了 PLC 智能化变频控制技术，进而实现了超出 30%左右机械控制，显著提升了煤矿生产企业成本效益。并且，刮板输送机产生机械运行故障率已显著下降，机械系统在输送煤矿物料的各个环节中均表现得更加平稳。4 矿用刮板输送机的系统控制管理完善路径刮板输送机属于煤矿企业的核心机械设备，刮板输送机的机械使用性能要得到长期的维持，必须依靠于煤矿企业开展实施的系统控制管理。具体而言，煤矿刮板输送机系统的集成化管理规范制度要得到完整的建立，旨在促进煤矿企业实现集成化的技术创新目标7。经实践证明，煤矿刮板输送机控制管理系统能够发挥出预期的使用效益，确保做到在根源上强化煤矿刮板输送机的系统集成技术改造力度。煤矿刮板输送机系统要突破分散式的刮板输送机运行模式，从而达到了全面集成控制煤矿刮板输送机设备的效果。煤矿刮板输送机自动化智能故障检测仪器，可以判断得到精准的检测数值，刮板输送机系统常见故障集中表现在短路运行故障、部件损坏以及腐蚀以及系统运行故障。煤矿刮板输送机设备检测维修人员必须要针对于多个种类的刮板输送机故障展开分别的测试，正确操作运用刮板输送机检测的技术手段。煤矿刮板输送机设备系统的故障检测运用多样的技术方法，使现有故障部位得到准确的测试。故障检测技术人员用专业化的故障测试仪器全面排查刮板输送机系统的安全风险。采用集成化的控制技术手段，保证了经过合理改进后的集成化的刮板输送机功能完善，节约了煤矿资源。刮板输送机需要定期的进行部件更换，确保对于存在生锈、松动与破损风险的刮板输送机结构部件能够全面的替换更新。故障测试仪器能够准确判定现有的故障产生部位，确保形成可行性较强的维修操作实施计划，从而延长刮板输送机运行使用期限。5 结束语经过分析可见，矿用刮板输送机的系统结构具有自身的特点，须通过实施自动化机械运行控制模式，来提高刮板输送机机械控制精度。第一，自动化与智能化的变频控制系统，经持续两个月左右的使用证明，其适用于矿用刮板输送机的控制系统，并可以提高矿用企业机械设备的控制能力。第二，在变频控制系统的软件与硬件结构全面优化设计的基础上，控制系统能够准确测试刮板输送机电流强度等数据，分析定位故障发生部件，由此可以为煤矿企业节能创效。第三，因地制宜的矿用设备系统设计思路，可以优化完善现有的变频控制模式。以上变频控制系统的设计、测试和实践结果，可以为今后进一步推广煤矿企业刮板运输机变频控制系统的发展提供了宝贵经验。参考文献1 郑瑞萍.刮板输送机变频驱动控制系统设计 J.能源技术与管理,2022,47(6):98-99+108.2 王玲,黄凤华.矿用刮板输送机运行时在线监测及故障诊断系统应用研究 J.能源与环保,2022,44(12):192-197+208.3 刘栋.矿用刮板输送机变频控制系统设计与实践应用分析J.机械管理开发,2022,37(3):247-249.4 高凤山.矿用刮板输送机变频调速控制系统的改进与应用J.机械管理开发,2021,36(5):195-196+231.5 邱栋.基于 PLC 的刮板输送机变频控制系统设计 J.煤矿机械,2020,41(8):189-192.6 杨引锁.基于CANopen的刮板输送机变频控制系统设计J.山西焦煤科技,2019,43(9):4-6+56.7 崔阳锋.煤矿刮板输送机永磁电机的变频控制系统设计J.机电工程技术,2019,48(8):202-204.