矿井皮带输送机调速控制系统优化改造

结果表明，在皮带机上应用变频技术后启动过程更加平稳，运煤过程能够根据运输荷载量匹配最佳速度，降低了皮带

磨损，节能效果良好，设备改造简便易行，具有一定的推广应用价值。关键词：皮带机；变频技术;荷载控制；频率；节能中图分类号:TD63 文献标志码:A 文章编号:1007-4414( 2019)06-0178-02Optimization and Reform of Speed Control System for Mine Belt ConveyorLI Tao(Shanxi Xishan Jinxing Energy Co., Ltd., Lvliang Shanxi 033600, China)Abstract: Based on the working principle of frequency conversion speed regulation technology and the application of frequency

conversion speed regulation technology in mine belt conveyor, the optimization and transformation scheme of belt conveyor speed control system is put forward, and the related tests were carried out in the inclined ditch mine. The results show that the

start-up process is more stable after applying the frequency conversion technology on the belt conveyor. The coal transport process can match the optimal speed according to the transport load, which reduces the belt wear, saves energy and has simple

equipment transformation. It is easy to be implemented, and with a certain promotion and application value.Key words: belt conveyor ； frequency conversion technology ； load control ； frequency ； energy saving。引言煤矿用皮带输送机主要承担煤矿采掘、生产的运 输任务，应其具有运输量大、承载能力强和运输距离

系统的主要控制构件。操作工根据显示屏界面的运

行关键参数，通过控制桌面按键来反应操作,从而完 成对矿用皮带变频系统的精准控制。矿用变频技术

远等特点，得到广泛应用。当前,煤矿使用的皮带输送机大都采用液力耦合

器实现软启动,实际使用过程中这种启动方式存在能

的核心部件是变频器。在变频调速过程中，首先通过

变频器内的半导体等部件将输入的交流电源转变为

直流电源,然后再调控直流电频率使其再次转化成交

流电,通过这种“交流-直流-交流”转换从而成功控

耗高、设备磨损快等缺点。为提高皮带输送机的工

效,斜沟矿采用变频调速技术对矿井的皮带输送机进

制皮带机的输入电能。最后将成功转换后的交流电 接入到皮带电动机上，保证电动机正常运行,实现对

皮带运行状态的控制。行技术改造，以其达到启动时安全平稳运行,实现节

能降耗、延长使用寿命的目标。1矿用皮带输送机变频系统分析皮带输送机变频调速系统改造主要采用加装

PLC变频器根据荷载来控制皮带输送机的启停在和

为实现变频调速控制，需要逻辑器件与单片机两

者协同作用共同完成。在此过程中，通过在这两种器

件的共同电路上完成对各种信息信号的收集，同时该

运输速度。当皮带输送机加装矿用变频系统后，电动 机能够根据皮带的实际负载情况进行功率实时动态

装置能够对采集数据进行初步的处理分析。上述工

作完成后,单片机进一步运算从而对各种信息进行综 合处理深入分析,并对皮带现有运输情况作出准确判

调整,从而提高输送机的工效。矿用皮带输送机的变频调速系统主要由变频器、

传感器、主控设备、电源控制台等组成。通过在皮带

断,并根据数据趋势对皮带运输即将出现的危险隐患 作出合理预测，发出相应指示以方便操作工紧急处

理。当皮带输送机上没有任何负载时，皮带速度减慢

输送机机头、机尾及电动机处安装传感器来自动采集

工作信息,然后传送到主控设备进行处理分析,并由 并直至停止作业，当皮带输送机上开始运送煤炭后,

主控设备发出信号指示相关设备作出反馈，从而协同 其运输速度随即明显提升，并根据荷载大小实时匹配 最佳运行速度，以达到工作效率提升和设备损耗、电

完成过程控制等任务。主控设备、电源控制台是整个

收稿日期:2019-09-26作者简介:李 涛( 1988-),男，山西太原人，工程师，主要从事煤矿机电设备管理方面的工作。・178・•机械研究与应用 • 2019年第6期（第32卷，总第164期）煤矿机电能消耗降低的目的。当皮带输送机发生运行故障时，

式能够最大程度减少皮带磨损程度，提高运煤效率。

能够及时发出反馈警报并迅速关停皮带输送机运行，

当矿用皮带机加装变频系统以后，皮带输送机可根据

并将其反馈到调度指挥中心，保证矿井的正常运输。运煤情况和运输量实时动态调节，实现节能减排⑶。在皮带变频系统运行过程中，通过主控设备、电

3应用实践源控制台的信息集中处理，有助于提高系统运行的协

斜沟矿18505工作面的井下皮带输送机采用两

调性、可靠性。在皮带变频系统参与下，煤矿运输系

台电机共同驱动，两电机功率均为1 500 kW,并都设

统能够以更加科学合理的方式对投入成本展开控制。

置在皮带机头处。输送机的输送距离1 200 m,带速另外，该系统所提取收集的信息能够为矿井其他系统

4.8 m/s,最大张力达650 kN,倾角15。。皮带机原采 进行信息共享提供基础条件。而且系统可同时将多

用软启动方式，然而在运输过程中多次出现皮带磨损

样化信息展示在界面上,满足操作工对各部件展开故

问题，成本投入较大。该矿井的皮带输送机电机技术

障分析研究，以保证系统整体效率〔11 O

参数如表1所列。2皮带输送机转速调控皮带输送机变频调速改造通过加装PLC变频器 表1皮带输送机电机技术参数表可实现对电动机启停和转速度的科学控制。在明确

频率/Hz电压/V电流/A功率因素电动机功率范围作用下,可实现在电机功率范围内始

10-6065001650.9终保持高效运作。在皮带运煤过程中，由于受到矿井

运输生产的多方面要求,往往需要根据实际情况对皮

为解决这一问题，基于斜沟矿18505工作面实际 带强度进行调整,从而为后续工作奠定基础。此时,

条件在皮带输送机上加装高压变频器,采用两级控制

可通过高压变频器调整皮带输送机启动所用时间，然

方式实现皮带变频调速。两级控制结构负载平衡控

后调节皮带强度匹配当前实际情况，从而大大降低运

制不意图如图2所25。行成本，提高生产效率。当多个电机共同作用驱动皮

带运输井下煤炭资源时,有可能因匹配问题造成电机

驱动转矩不可控等危险情形,从而对井下运输及煤炭 开采造成影响，但通过使用变频技术改造后,可进一

步加强对皮带机的控制作用，多电机协同运作过程中 的不匹配问题将从根源上得以解决⑷。皮带实时调 速控制流程如图1所示。图2两级控制结构负载平衡控制示意图由图可知，控制系统两台电机分别承担控制和接

受变频器调控作用，并始终保持和主控电机同步运 行。同时,为保证电机转速的精确控制，加装速度传 感器进行监控，以将其控制在0.8%的误差内。两级

控制电机系统既能顺利采集远程控制指令，同时也能

执行本系统自身发送的指令。在加装变频控制系统 以后,不仅提高了井下设备的自动化水平，还可以减

图1皮带输送机变频调速控制流程图少耗电成本。在该矿试用两个月期间，明显降低维护 成本,有效减少皮带磨损情况⑷。由上图可知，在“交流-直流-交流”矿用变频系

在未改造前,斜沟矿18505工作面的井下皮带输 统转换下,矿用变频系统可以及时根据皮带荷载作出

送机每天需耗电约25 000 kW • h,而应用变频器对

实时反馈调节，当皮带荷载较小时，减小皮带运输速

其改造后,该皮带机每天耗电量降低到19 000 kW •

度，而当皮带荷载增大时,提高皮带运输速度。这种

h,改造后较之前每天节省35%左右的电能。若按照 根据负载大小进行科学合理的皮带运转速度调控方

0.75元/k W • h的市场价估算,18505工作面的皮带（下转第188页）-179 •经验交流2019年第6期(第32卷，总第164期) -机械研究与应用•度值均在设计要求的公差范围之内，满足使用要求。以上为楔形垫板C、D、E、F四点厚度数值测量 表,其中,C点测量平均值在设计公差14±0.5范围之

4结语不规则楔形钢板垫板的加工利用反向装夹加工

成型法设计一种专用的工装胎具配合龙门铳床联合

内，D点测量平均值在设计公差78±0.5范围之内，E 加工，通过调节顶针准确快速实现铳削平面的机械加

工。按照《城市桥梁工程施工与质量验收规范(CJJ2

点测量平均值在设计公差22±0.5范围之内，F点测 量平均值在设计公差86±0.5范围之内，均符合要求。 3.2生产应用目前，大多桥梁是通过梁底先预埋钢板，然后在

-2008))测量验收，楔形垫板四角厚度均在公差要求 范围之内，满足钢箱桥梁垂直度设计要求，该方法适 用于其它相似的尺寸的楔形垫板制造。桥梁安装时和楔形垫板焊接来调节桥梁纵横坡度，从

而保证梁体安装后支座处于水平状态。可见,保证楔

参考文献：[1] [2]

CJJ-2008.城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].形垫板的加工质量十分重要。在太原迎宾桥施工场

地进行现场检验,利用本方法加工后的楔形垫板满足 使用要求，具体现场检验如图10所示。张利.空心板板底楔形调平钢板四角厚度计算方法解析[J].

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2018(34):163-164.(上接第179页)体现出显著的社会与经济效益。机每天可节省6 300元的花费，年节约170万元，体 现出显著的社会与经济效益。由于采用变频调速控 制技术，设备启停更加平稳，有效降低磨损，减少后期 维修成本⑸。参考文献：[1]

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[J].机械管理开发,2017(6) ：27-30.输量大、工作环境复杂，安全运行问题尤为重要。斜

沟矿在18505工作面对皮带输送机通过加装PLC变 频器进行技术改造后，实践结果表明：安装变频控制

王继玲.变频技术在矿用皮带输送机调速系统中的应用[J].现

代矿业,2015(12):260-262.[5]

系统后，大幅提升皮带输送机控制系统的精度，实现

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