带式输送机自动化调节系统设计

赵晨光

（内蒙古煤田地质局生产安全装备处，内蒙古呼和浩特010051）

0 引言

煤炭在我国的能源结构中占有重要地位[1]，为我国的社会发展做出了不可替代的贡献。带式输送机是井下重要的运输设备，其工作状态直接影响矿井的产量。某煤矿的皮带输送机宽度为800 mm，井下安装长度2 050 m，部分输送机可软停车、软启动。设计煤矿带式输送机自动调节系统可以明显地提高某矿的经济效益。所设计的控制系统在某煤矿850/1#、850/2#带式输送机进行了试验，效果良好，实现了带式输送机速度调节，在保证运输能力的条件下，降低了设备损耗，延长了带式输送机的使用寿命。

1 自动化调节系统设计

1.1 输送机工作原理

带式输送机又称胶带输送机，具有运输能力强、运输距离短、结构简单、运行高速平稳、噪音低等特点，被广泛应用于井下的煤炭运输。带式输送机主要包括机架、输送带、转动滚筒、拉紧装置、输送带、托辊机架及传动装置[2]；皮带绕过两端的滚筒，利用输送带卡子连接两个接头；上、下托辊负责支撑皮带，通过拉紧装置，对输送带施加预紧力；电动机带动主滚筒旋转，依靠主滚筒和输送带的摩擦力，带动皮带旋转，完成运输工作。

1.2 自动化调节系统硬件组成

自动化调节系统主要由控制装置、执行电机、变频器和负载电流检测等组成。控制装置包括A/D、D/A转换器和PLC，变频器主要包括本安控制腔、隔爆壳腔、变频调速系统等，变频器的电流经过反馈后变成负载电流信号。

具体硬件组成：

（1）控制装置：三菱公司制造的FX1N-60MR-001、FX1N60MR-D和FX2N-64MR-001。

（2）变频器：4台三菱公司制造的FR-D720S-0.4K-CHT隔爆变频调速装置。主要负责交流电动机的驱动控制，目的是让电动机实现软启动和软停车。

（3）4台交流电机（4×250 kW）。

煤矿带式输送机自动化调节系统主要由PLC通过A/D模块搜集本级和前级带式输送机的电流信号[3]，经过软件分析之后，判断带式输送机的负荷情况，利用D/A模块输出控制信号，相应调整带式输送机的运转速度，保证带式输送机处于最合适的工作状态。

1.3 PLC控制系统设计

带式输送机自动调节系统的控制装置包括D/A、A/D转换器和PLC，可编程PLC控制器控制整个系统，控制系统软件的主程序[4]包括负载信号搜集、控制信号运算和控制输出等。图1为控制系统软件流程图。

图1 控制系统软件流程图

ZJT变频器的控制方式包括就地控制和远程控制，两种模式可以相互切换，同时具备故障诊断功能。当系统发生故障之后，变频器可以把信号传给控制器，控制器输出报警信号和停车信号。

2 现场试验

此自动化调节系统在某煤矿的850/1#、850/2#皮带输送机进行了现场试验。该矿设计生产能力为3 Mt/a，现开采3#煤层，3#煤层平均厚度为6.2 m，最低厚度4.3 m，最高厚度7.5 m，采用放顶煤采煤法进行回采，采煤高度为2.8 m，放煤高度为3.4 m。

2.1 试验输送机基本参数

850/1#带式输送机型号为SJ-44SDJ-44，最大运煤量800t/h，额定电压660 V，额定电流230 A，输送带长500 m，坡度为8°，电机型号为Y100L-2。

850/2#带式输送机型号为STJ-120*2200，最大运煤量1 200 t/h，输送量额定电压660 V，额定电流230 A，输送带长600 m，坡度为6°，电机型号为Y100L-2。

2.2 试验内容

试验内容主要包括：

（1）电动机负载与电流的关系；

（2）电动机运转速度与控制频率的关系；

（3）根据前两个试验结果，运行输送机自动化调节系统，实现输送机的软停车和软启动。

2.3 试验系统设置

变频调速装置的工作频率在0～50Hz之间，精确度为1%Hz；电机的启动和停止时间控制在20 s之内，同时还包括过流、欠压、漏电、过载、过压等保护功能。

试验内容是搜集850/1#、850/2#带式输送机的电流信号，判断输送机的工作状态，对输送机的速度做出相应调整。主要记录数据包括：输送机的电流、接收电流信号到发出控制信号所需时间，方便调节系统的灵敏度。

2.4 试验结果

在某矿井实际应用后发现，此系统可以有效优化带式输送机的相关参数。如：降低带式输送机启动时对其他电气设备的影响，降低带式输送机的损耗，增加带式输送机运转的安全性，延长输送机的使用寿命，提高生产效率。

3 结语

本文设计了一套带式输送机自动化调节系统，并在某煤矿成功应用，可以根据输送机的工作状态，相应调整输送机速度，使输送机在最佳负荷状态下运行。自动化调节系统提高了井下自动化水平，可以为企业带来巨大的经济效益，具有重要的研究价值。

[1]刘璐，朱一凡.基于PLC与组态王的带式输送机控制系统设计[J].煤矿机械，2010，31（6）：20-22.

[2]张旺，郭猛，周梁.管状带式输送机的特点及在济钢的应用[J].科技信息，2012（11）：131.

[3]王建华，许纪倩.带式输送机设计和选型专家系统的研究[J].起重运输机械，2001（4）：13-16.

[4]王志奎，朱清慧.可编程序控制器和交流变频器在开环、闭环调速系统中的应用[J].现代电子技术，2002（7）：27-29.