煤矿带式输送机综合控制技术的应用分析.pdf

2023年第3 期江西煤炭科技223.煤矿带式输送机综合控制技术的应用分析姜中豪（山西省潞安化工集团五阳煤矿，山西襄垣0 46 2 0 0）摘要：针对五阳煤矿带式输送机控制系统落后，控制精确性差的不足，提出了一种新的带式输送机综合控制技术方案，利用永磁电机直接驱动技术、智能张紧技术、输送带撕裂自动监测技术等实现对输送机系统的优化升级，提升输送机系统在不同运行状态下的可靠性。根据五阳煤矿实际验证表明新的输送机综合控制技术能够将输送机运行时的故障率降低81.8%，将运行时的能耗降低9%，对提升运输经济性和可靠性具有十分重要的意义。关键词：带式输送机；永磁电机；智能张紧中图分类号：TD528+1;TD63+4.1Abstract:In view of the backwardness and poor control accuracy of the belt conveyor control system in Wuyang Colliery,thearticle proposes a new comprehensive control technology scheme for belt conveyors,which utilizes permanent magnet motor directdrive technology,intelligent tensioning technology,automatic monitoring technology for conveyor belt tearing,etc.to optimize andupgrade the conveyor system and improve its reliability under different operating conditions.Practical verification shows that thenew comprehensive control technology for conveyors can reduce the failure rate during operation by 81.8%and reduce energyconsumption by 9%,which is of great significance for improving transportation economy and reliability.Key words:belt conveyor;permanent magnet motor;intelligent tension带式输送机是煤矿的核心物料输送设备，其运行时的稳定性和可靠性直接决定了输送机运行时的状态，输送机工作时主要依靠驱动滚筒驱动输送带运行，输送带是一种具有粘弹性体特性的特殊材料，输送带和驱动滚筒之间的运行要依靠静摩擦力实现可靠驱动，因此在输送机系统中设置有张紧装置，用于控制在不同运行情况下的输送带悬垂度，保证输送带和驱动滚筒之间具有一定的静摩擦力。现有的输送机系统主要是通过异步电机驱动系统运行，在运行过程中需要经过减速器、联轴器等，传动效率低，可靠性差。在使用过程中存在张紧装置反应速度慢、效率低，输送带运行中易出现撕裂等问题，同时由于缺乏统一控制逻辑，导致无法根据煤流情况对其运行系统进行灵活调整，增加了输送机运行时的磨损和功耗。因此，解决以上问题，提升输送机系统运行稳定性和可靠性，已经成为煤炭生产企业迫切需要解决的问题。结合智能化控制技术的发展，本文对一种新的带式输送机综合控制技术方案进行了分析，该文献标识码AApplication Analysis of Comprehensive Control Technology for Coal Mine Belt ConveyorsJiang Zhonghao(Wuyang Colliery,Shanxi Luan Chemical Group,Xiangyuan,Shanxi 046200)技术采用了永磁电机直驱控制方案来替代传统的异步电机组合驱动方案，在提高驱动效率的情况下降低了运行功耗，采用了智能张紧技术，实现了输送机运行过程中输送带张力的自动调节，提高了输送带运行时的安全性；采用输送带撕裂自动检测技术，实现了对输送带撕裂的智能监控和报警，提高了运行安全性。1永磁电机张紧驱动系统永磁电机是一种以磁场为媒介，实现机械能和电磁能相互转换的装置,具有结构紧凑、可靠性好的优点。由于采用了永磁体材料，因此在电机运转过程中只有较少的能量消耗，而且由于永磁电机运行时的功率因数高，在启动和运行过程中无需从电网获取无功电流，因此能够显著降低对煤矿电网的冲击，提高电网稳定性。传统输送机系统在运行时，其动力是由异步电机通过软起动装置、液力耦合器、变频器、减速器、联轴器，最后再传递到驱动滚筒，实现对输送机系统运行的控制，满足正常驱动需求，传递范围文章编号：10 0 6-2 57 2(2 0 2 3)0 3-0 2 2 3-0 3224大、结构复杂，可靠性较低。由于永磁电机的运行特性，仅需要电机+联轴器的方式即可满足对驱动滚筒的传动需求，这不仅减少了驱动系统的设备数量，而且有效地提升了传动效率和可靠性，永磁电机运行特性对比如图1(a)所示。由此可知,永磁电机驱动方式在传动效率、系统可靠性、运行平稳性等方面均优于一般电机驱动模式2 。由于输送带的黏弹性特性，导致在运行过程中易出现松弛现象，传统的液压张紧装置在实际使用过程中存在着反应速度慢、张力调节精度差的不足，难以满足快速、精确调节的需求,因此本文提出了一种新的基于永磁电机的智能张紧装置,其整体结构如图1(b)所示。平稳启动异步电机+变频器传动效率高永磁同步电机+变频器系统使用寿命长(a)永磁电机驱动性能对比永磁电机中部驱动江西煤炭科技造成巨大的经济损失而且还会产生严重的人员伤亡事故。多数煤矿对带式输送机采用了人工巡检监测的方案5,不仅效率低而且可靠性差。本文提出了一种新的基于非接触式测量的输送带撕裂监测装置，利用激光视觉监测设备及非接触式高清摄像机对输送带的表面激光轮廓进行动态识别，其整体布置结构如图2 所示6 。带式输送机相机相机三激光发射器一激光发射器二输送带撕裂激光扫描监测系统图2 输送带撕裂监测装置结构异步电机+液力耦合器系统简单系统故障率少FF远程控制台2023年第3 期相机输送带撕裂识别图像线激光束扫描输送带底部的激光发射器由图2 可知,在该输送带撕裂监测装置中,在输送带机架下侧分别设置有激光发射器7 ,发射器的光束散布在输送带的底部,形成一个反光面,在机架两侧设置有非接触式高清摄像相机，对输送带状态进行监测。当输送带出现撕裂后，会形成一个明显的光束偏差，摄像机通过智能图像识别技术，即可快速地判断撕裂位置和撕裂区域的大小，及时发出预警，提醒维修人员及时进行维护，提高输送带的运行安全性。3煤流集中控制永磁电机张紫驱动(b）永磁电机智能张紧装置图1永磁电机驱动及智能张紧装置在该张紧系统中，采用了负荷和张力联动控制方案3，通过在输送机系统上设置负荷监测装置，对输送机上的负荷情况和张力情况进行监测，将负荷、张力和张紧量进行匹配，监测装置将监测结果传输到智能控制系统内，系统根据返回的监测结果自动进行调节量判断4,然后将结果传输到永磁电机张紧驱动装置上。控制张紧装置进行张紧运行，张紧装置的反应速度约为0.2 s，比传统张紧装置1.4s的反应时间降低了8 5.7%,对提升张紧灵敏性和可靠性效果十分明显。2输送带撕裂监测带式输送机在运行过程中容易受到煤炭、煤石的冲击，导致输送带出现破损，破损的输送带若不能及时进行修复，将极易导致断带事故，不仅永磁电机机头感动智能坚动控制系统光纤通信上位机由于煤矿综采作业条件和物料运输条件比较复杂，传统输送机系统仅具有简单的启停控制功能，无法根据煤矿综采作业进度进行带速调节、智能张紧、集中控制等，整体控制效率低下，难以满足智能调节的控制需求。因此本文提出了一种新的输送机煤流集中控制系统8 ,通过对落煤点煤流量的智能监测，将落料情况实时传递给输送机，系统自动跟机煤量情况进行最佳带速匹配，同时实现对智能纠偏、输送带撕裂监测、智能张紧和智能驱动的集中控制，提升输送机系统的运行稳定性和可靠性，如图3 所示。智能煤流控制系统永磁童智能驱动机栋研机器人转弯刮板输送机中图3 煤流量集中控制系统结构竖井提升机仿生破碎机带式输送机井底煤仓装煤机2023年第3 期4应用情况分析该输送机综合控制系统已经在五阳煤矿进行了试验验证，所对应的输送机系统为DSJ-1200/150-3X315型，所使用的永磁防爆电机为TYBPE(X)变频调速防爆永磁电机。对优化前后的物料输送情况进行了对比分析，结果表明，优化后输送机运行时的平均带速由4.15m/s降低到了目前的3.4m/s平均降低了18.1%；输送机在运行过程中的能耗由最初的每小时2 0 0 度，降低到了目前的每小时18 2 度，平均降低了9%；输送机在运行过程中的故障停机次数由最初的平均1.1次天，降低到了目前的0.2 次天，故障率降低了81.8%。优化后输送机综合控制系统对提升输送机系统的运行稳定性和可靠性取得了很好的效果。5结论通过该输送机综合控制系统在五阳煤矿进行的试验，得到以下结论：1)永磁电机在运转过程中只有较少的能量消耗，而且在启动和运行过程中无需从电网获取无功电流，能够显著降低对煤矿电网的冲击，提高电网稳定性。2)永磁张紧装置比传统张紧装置的反应时间降低了8 5.7%,提升张紧灵敏性和可靠性。3)利用激光视觉监测设备对输送带表面激光轮廓进行动态识别，能够快速确定输送带撕裂情况。江西煤炭科技4)优化后输送机综合控制系统运行时的平均带速降低了18.1%，耗电量平均降低了9%，故障率平均降低了8 1.8%，提升输送机系统的运行稳定性和可靠性得到显著提高。参考文献：1李申岩.智能永磁直驱系统在带式输送机上的应用及节能分析J.哈尔滨：煤矿机械，2 0 17,3 8(9)：112-114.2李冬梅，赵士明.带式输送机拉紧装置启动过程动态仿真分析J.郑州：机械传动，2 0 17,41(2)：10 0-10 33】韩雷.基于线激光视觉检测的矿用输送机纵向撕裂保护系统研究J.银川：神华科技,2 0 18，16（9）：3 1-3 3,51.4】唐恩贤.黄陵矿业公司智能化开采技术未来发展探究.陕西煤炭,2 0 19,3 8(3):15-2 0.5葛世荣，王忠宾，王世博.互联网+采煤机智能化关键技术研究J.北京：煤炭科学技术，2 0 16,44(7)：1-9.6王国法，范京道,徐亚军，等.煤炭智能化开采关键技术创新进展与展望J.常州：工矿自动化，2 0 18,44(2)：5-12.7】田成金.可视化远程干预型智能化采煤关键控制技术研究J.北京：煤炭科学技术，2 0 16,44(7）：97-10 2.8王国法，刘峰，庞义辉,等.煤矿智能化-一煤炭工业高质量发展的核心技术支撑J.北京：煤炭学报，2 0 19,44(2):349-357.作者简介：姜中豪（1995一），男，山西壶关人，2 0 18 年毕业于吕梁学校采矿工程专业，助理工程师，现从事综采队技术工作。收稿日期：2 0 2 2-0 7-0 4225.编辑：许敦昂参考文献著录格式及示例(1)专利文献：格式：序号 专利申请者或所有者.专利题名：专利国别,专利号P.公告日期或公布日期.示例：姜锡洲.一种温热外敷药制备方法：中国，8 8 10 56 0 7 3 P.1989-07-26.国际、国家标准：格式：序号 标准编号,标准名称S.示例：GB/T77142005,文后参考文献著录规则S.专著：格式：序号 作者名.书名M，版本（第1版不加标注，第2 版及以上要加标注).出版地：出版者，出版年：起止页码.示例：王福瑞，陆培，王春艳，等.单片微机测控系统设计大全M.2版.北京：北京航空航天大学出版社,19 9 9:2 8-6 2