摘要：煤矿企业煤炭开采过程中，最重要的运输设备是带式输送机设备。目前，无论是在完全机械化操作，巷道掘进作业和小巷运输操作，甚至在地面煤炭装运和选择运输过程中，最主要的运输设备是带式输送机设备。在煤矿企业中，带式输送机不仅负责各种煤炭资源的运输，还负责各种物料的运输。据统计，中国煤矿带式输送机设备在煤矿属于最耗能设备之一，其能源消费金额约占60%的总能源消耗，因此，无论从经济因素，或者是基于安全的考虑，本文进一步探讨了带式输送机设备的节能控制问题。
关键词：煤矿；带式输送设备；节能调速
一、节能调速自动控制系统设计的理论依据
目前，在白芨沟煤矿之中带式输送设备所拥有的最大运输速率是4m/s，在此种速率之下可以达到的物料输送能力为1000t/h。对于带式输送设备而言其带速值和自身的物料输送能力之间存在着线性比例关联性，如图1所示。因此，可以通过减小带式输送设备的带速值，进一步减少带速输送设备的输送能力，不过，在这一过程中必须要满足煤炭开采中运输量的要求，同时还要确保不会出现洒煤问题。
图1带式输送设备带速值和输送能力之间线性关系
但从理论方面进行分析，对于白芨沟煤矿而言，仅仅将其中2台带式输送设备开启之后，此时带式输送设备在带速值为1m/s的情况下运行便能够达到煤炭运输作业的需求，同时也不会发生洒煤问题。不过，由于带式输送设备处在低频的状态之下运行过程中，其驱动电机自身的发热值相对大，因此，可以将带式输送设备的带速值适宜增加。
但是，在白芨沟煤矿实际开采过程中，作业面在进行割煤作业的过程中，最快割煤速率为40min一刀，一刀所截割的煤炭重量约为2000t左右，所以，此时带式输送设备所对应的物料输送负荷值变为：
Qmax=2000×40÷60=3000t/h
所以能够得出，在带式输送设备同时输送物料的情况下，最大物料运输负荷也仅为3500t/h。所以，在带式输送设备以及综采带式输送设备同时运行情况下，此时主运带式输送设备带速值达到3.6m/s，便能够满足煤炭运输作业的需求。因此，将主运带式输送设备的运行速率范围设定在2m/s至3.6m/s之间，这样不仅可确保不会出现洒煤问题，同时也能够保证带式输送设备的驱动电机不会因为长时间处于低频状态下而出现发热严重的问题。
二、煤矿带式输送设备节能调速自动控制系统的设计
1、系统构成
煤矿带式输送设备节能调速自动控制系统硬件构成示意图如图2所示。
（1）上位机装置。在所构建的煤矿带式输送设备节能
调速自动控制系统中，选用的上位机装置型号为610H型工控机，将此上位机当成是整个系统的监视以及控制地面平台，该平台的组态界面在实际构建过程中所应用的为Forcecontrolsp6.3软件。
图2节能调速自动控制系统硬件构成
（2）PLC控制装置。此装置属于煤矿带式输送设备节能调速自动控制系统之中最为重要的装置，其能够对带式输送设备的实时运行参数加以收集以及分析，同时还能够实现各种信号的输出。在此次设计过程中，采用的是型号为Logix1766型PLC装置，并且此装置采用的是双CPU冗余设计，这样便可以确保煤矿带式输送设备节能调速自动控制系统能够更加稳定的运行。
（3）变频调速装置。应用型号为TMdrive型的变频调速装置，此种类型的变频调速装置在系统发生了电流波动的情况下，能够对系统进行有效保护，同时也可以实时进行调控，能够更好地保障系统稳定与顺利运行。
（4）状态监控装置。状态监控装置之中包含有带速监控装置以及功率信息采集装置等，其功能是对带式输送设备的实时运行参数情况加以收集，同时对其运行状态进行全面的监督与控制。
（5）通讯装置。系统之中的通讯装置主要是实现上位机、PLC装置、变频调速装置以及监控装置的信息与数据输送。
2、节能调速流程设计
此次所设计的煤矿带式输送设备节能调速自动控制系统节能调速具体流程如图3所示。
图3煤矿带式输送设备节能调速自动控制系统节能调速流程图
首先，系统之中所设置的传感装置实时对带式输送设备运行参数数据信息加以收集，把经过统计分析所得总运输煤炭数量在上位机界面之上进行显示。在传感装置获得了运输煤炭数量信息之后和带式输送设备处于满载情况下运输煤炭数量加以比较，计算得到带式输送设备此种负荷运行情况下对应的负载比例S%。然后依照这一数值，同时结合运输煤炭数量的变化趋势，计算得到要进行调节的带速v。要是v的值较目前带速输送设备运行速率vd小的情况下，系统便能够利用事先所设定好的程序值结合v和vd对其之间所对应的斜率加以计算，得出在单位时间内速率减小的数值，而并未直接将v减小至vd，从而确保带式输送设备在减速的过程中能够实现平滑过渡的目标。若是v的值较目前带速输送设备运行速率vd大的情况下，此时系统之中所设定的程序便会把v值写入值PLC装置的寄存器元件之中，确保带式输送设备的运行速率能够得到瞬时增加，从而保证煤炭开采作业过程中运输需求得到满足。
3、调速模式分析
依照系统所受的各种参数信息，要求应当事先设定好带式输送设备的速率调节范围，具体范围设定如图4所示。
图4带式输送设备的速率调节范围
（1）在输送煤炭数量相对小的情况下，而且输送煤炭数量呈现稳定亦或是减少趋势的话，此时系统将减速的指令传输至PLC装置之中。在速率减小之后，若是此时带式输送设备的运输量依旧超过实际煤炭运输数量情况下，上述步骤将重复进行，直至将速度减小至适宜为止，这样便能够确保达到平缓减速的目标，所设计的调速模式如图5所示。
图5运输煤炭数量相对少情况下速率调节模式
（2）在运输煤炭数量相对大情况下，所设计的调速模式如图6所示。在系统之中传感装置所获得煤炭运输数量增加情况下，此时PLC装置将直接发出指令，确保在瞬间将带式输送设备而的运行速率增加至目标值，这样便能够保证带式输送设备的运输能力可以满足煤炭开采作业的运输需求。
图6运输煤炭数量相对多情况下速率调节模式
结束语
煤矿带式输送机设备节能自动控制系统在煤矿的实际应用表明，该系统现场操作非常方便，功能可靠，生成的系统分析和现场控制是一致的，同时也可以在带式输送机设备故障时给出警告信息，有效地避免了带式输送机设备安全问题。速度自动控制系统的应用对煤矿带式输送机设备，进一步提高带式输送机设备的检出率，并确保进一步提高带式输送机设备的节能效果，不仅可以有效地保证煤矿的安全生产，同时也可以为企业带来巨大的效益，有很大的推广价值。
参考文献：
［1］贾若凡.基于变频调速的带式输送机节能技术研究［J］.机械管理开发，2018（10）：272-273.
［2］乌兰，赵奇，胡建栋.变频调速带式输送机节能控制技术研究［J］.煤矿机械，2018，39（09）：41-43.
论文作者:唐克胜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/30
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