鹿臺(tái)山煤業(yè)帶式輸送機(jī)組聯(lián)合調(diào)速控制系統(tǒng)的研究

王 謙

（山煤集團(tuán)鹿臺(tái)山煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048299）

鹿臺(tái)山煤業(yè)投入了一條多輸送機(jī)協(xié)調(diào)配合的煤炭物料運(yùn)輸系統(tǒng)，通過一臺(tái)電控設(shè)備對(duì)3條輸送機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的帶速進(jìn)行控制。但在實(shí)際使用的過程中發(fā)現(xiàn)，控制設(shè)備對(duì)各輸送機(jī)帶速的控制精度差，無法解決輸送機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的空載和半載情況下的變速運(yùn)行，電能消耗大，而且各輸送機(jī)之間運(yùn)量匹配性差，嚴(yán)重影響了輸送機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此本文根據(jù)鹿臺(tái)山多輸送機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行系統(tǒng)工作時(shí)的實(shí)際情況，提出了一種新的多級(jí)帶式輸送機(jī)組聯(lián)合調(diào)速控制系統(tǒng)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)多組輸送機(jī)的協(xié)調(diào)控制。目前該控制系統(tǒng)已在鹿臺(tái)山煤業(yè)穩(wěn)定運(yùn)行7個(gè)多月，表現(xiàn)出了極高的穩(wěn)定性，大幅降低了輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)的電能消耗。

1 聯(lián)合調(diào)速控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

新的聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)可劃分為三個(gè)部分：

（1）控制系統(tǒng)。其控制系統(tǒng)主要由聯(lián)合調(diào)速邏輯控制器構(gòu)成，在工作中將第m級(jí)輸送帶的運(yùn)行信號(hào)傳遞給控制中心，同時(shí)能夠根據(jù)控制指令實(shí)現(xiàn)對(duì)各輸送機(jī)運(yùn)行帶速的控制，是整個(gè)聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)的大腦，一方面對(duì)輸送帶的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一方面對(duì)其運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整。

（2）監(jiān)控系統(tǒng)。主要包括帶速監(jiān)測(cè)裝置及稱重系統(tǒng)。帶速監(jiān)測(cè)裝置主要是對(duì)輸送帶的運(yùn)行速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并將監(jiān)測(cè)信號(hào)傳輸?shù)娇刂浦行?；稱重系統(tǒng)主要用于對(duì)第一段的輸送機(jī)上的物料的流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用于控制系統(tǒng)對(duì)后面輸送機(jī)運(yùn)行帶速進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

（3）執(zhí)行模塊。主要包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及變頻控制設(shè)備，主要為變頻控制設(shè)備接收到速度調(diào)節(jié)控制信號(hào)后對(duì)輸出的電流進(jìn)行調(diào)整，從而控制輸送帶的運(yùn)行速度。

優(yōu)化后的多級(jí)輸送機(jī)聯(lián)合調(diào)速控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 多級(jí)輸送機(jī)聯(lián)合調(diào)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

在該控制系統(tǒng)中，將電子稱重系統(tǒng)及速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置在多級(jí)輸送機(jī)系統(tǒng)的第一級(jí)輸送機(jī)上，用于對(duì)輸送帶上的料重和運(yùn)行速度進(jìn)行監(jiān)控。在第二級(jí)輸送機(jī)系統(tǒng)上同樣設(shè)置稱重系統(tǒng)和速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，各個(gè)位置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)信號(hào)均通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線傳輸給控制中心。邏輯控制系統(tǒng)對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行邏輯處理后分別對(duì)不同的輸送機(jī)下達(dá)不同的速度調(diào)節(jié)指令，變頻控制設(shè)備接收到調(diào)整信號(hào)后，對(duì)各輸送機(jī)的控制電流進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而完成對(duì)輸送機(jī)運(yùn)行速度的調(diào)整。

2 控制系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)速控制邏輯及測(cè)速系統(tǒng)

作為聯(lián)合調(diào)速控制系統(tǒng)的核心，控制系統(tǒng)主要包括邏輯控制器和調(diào)速控制兩個(gè)部分。在實(shí)際工作時(shí)，首先根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的不同層級(jí)的輸送機(jī)的物料的運(yùn)載量對(duì)后續(xù)的其他輸送機(jī)的運(yùn)行速度需求進(jìn)行邏輯判斷。在整個(gè)控制過程中，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的越級(jí)控制，根據(jù)控制中心的指令進(jìn)行快速的調(diào)整。其調(diào)速控制邏輯如圖2所示。

圖2 聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)的判斷邏輯示意圖

測(cè)速系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性直接關(guān)系到聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)是否能進(jìn)行正確的調(diào)節(jié)，因此根據(jù)鹿臺(tái)山煤業(yè)的實(shí)際情況，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性和改造可行性，本文提出了采用具有自固定式支撐結(jié)構(gòu)的電磁速度測(cè)量傳感器，其在輸送機(jī)系統(tǒng)上的設(shè)置方式如圖3所示。

圖3 電磁速度傳感器安裝結(jié)構(gòu)示意圖

為了降低井下高濕、高塵的惡劣環(huán)境對(duì)測(cè)速傳感器測(cè)量精度的影響，在安裝時(shí)采用將速度傳感器設(shè)置到滾輪中，形成一個(gè)密封式結(jié)構(gòu)，將滾輪直接和輸送帶形成過盈接觸。輸送帶在運(yùn)行時(shí)通過兩者之間的摩擦力帶動(dòng)滾輪內(nèi)的測(cè)速計(jì)運(yùn)行，通過磁阻的改變，來顯示輸送帶的運(yùn)行速度。該測(cè)速結(jié)構(gòu)采用密封式，能夠承受較大的沖擊載荷作用，且采用過盈配合結(jié)構(gòu)，能夠有效地降低物料輸送過程中落料沖擊給輸送帶運(yùn)行造成的干擾。

3 聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)在鹿臺(tái)山煤業(yè)的應(yīng)用

鹿臺(tái)山煤業(yè)應(yīng)用該聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)的多級(jí)輸送機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 鹿臺(tái)山煤業(yè)多級(jí)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)

通過對(duì)鹿臺(tái)山煤業(yè)應(yīng)用聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)后的多級(jí)輸送機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，輸送機(jī)對(duì)物料的運(yùn)輸量由最初的800t/h提升到了1170t/h，運(yùn)量提升了約46.25%；輸送機(jī)系統(tǒng)的耗電量由最初的4270kW/h降低到了目前的3468kW/h，耗電量降低了約18.8%；且在運(yùn)行期間速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)表現(xiàn)出了極高的穩(wěn)定性，大幅降低了輸送機(jī)系統(tǒng)因速度協(xié)調(diào)不同步而導(dǎo)致的集料、散料等異常，極大地提升了輸送機(jī)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間和穩(wěn)定性。目前該聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)已廣泛推廣至鹿臺(tái)山煤業(yè)所有的多級(jí)輸送機(jī)聯(lián)合控制系統(tǒng)中，顯著地提升了集團(tuán)的物料輸送效率和經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)論

針對(duì)鹿臺(tái)山煤業(yè)多級(jí)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)在工作中存在的速度協(xié)調(diào)性差、耗電量大的難題，本文結(jié)合鹿臺(tái)山煤業(yè)的實(shí)際情況提出了一種新的帶式輸送機(jī)組聯(lián)合調(diào)速控制系統(tǒng)，對(duì)該聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、控制邏輯和速度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，根據(jù)在鹿臺(tái)山煤業(yè)的應(yīng)用情況表明：

（1）該新型的聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)對(duì)輸送帶運(yùn)行時(shí)的帶速監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性高、抗干擾能力強(qiáng)，能有效地解決多條輸送機(jī)系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行時(shí)速度不匹配而導(dǎo)致的輸送效率低下、耗電量大的難題。

（2）該聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)將鹿臺(tái)山煤業(yè)的物料運(yùn)輸效率提升了46.25%，將單位時(shí)間的耗能降低了約18.8%，極大地提升了物料運(yùn)輸效率，大幅提升了鹿臺(tái)山煤業(yè)物料運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性。