基于载重量检测的输送机传动控制系统的应用研究

郭 超

（山西焦煤集团西山煤电股份有限公司西曲矿， 山西 太原 030200）

引言

随着科技水平的不断发展，带式输送机已经成为了煤矿上不可或缺的散料输送设备，其运行的稳定性和可靠性直接关系到物料运输的效率和经济性。目前多数输送机系统在运行的过程中采用恒带速的运行方式，该方式在运行过程中会产生极大的电能浪费，特别是在多个带式输送机串联系统中，经常会出现物料在不同的输送机上分布不均匀的现象，各输送机均以恒定的带速运行将引发输送机系统耗电量大，电机、输送带磨损严重，寿命下降等问题，严重影响了带式输送机系统的稳定运行[1]。本文提出了一种新的基于载重量检测的输送机传动控制系统。

1 带式输送机传动控制系统的结构

根据带式输送机运行的实际情况和对节能运行控制的要求，该基于载重量检测的输送机传动控制系统的整体结构如图1 所示[2]。

由图1 可知，该传动控制系统包括地面和井下两个部分，在输送机落料点位置配备有物料载荷检测装置对一定时间内输送带上的煤炭的量进行检测，然后将监测结果传输给单机控制器，对输送机运行速度和煤量的匹配性进行分析，当煤量多时就加大输送机的带速，满足物料运输需求，当输送机达到最大带速后，如果煤量继续增加则系统将控制信号传输给给煤机，减少煤炭的输送量。当煤炭量少时则降低系统运行带速，实现节能运行控制，当煤仓内的煤量超出警戒线后，系统将发出停止煤炭输送的信号，停止给输送机供煤，当输送机机组串联运行时，该控制系统的控制模式和单机运行时的控制模式一致，输送机控制系统的所有控制过程和输送机运行带速、各个输送机上的煤炭分布情况均能直观地显示在地面控制中心内，便于控制人员对输送机运行情况和物料输送情况进行检测。

图1 带式输送机传动控制系统结构示意图

为了确保该驱动控制系统的运行稳定性，在输送机周围均布设有急停装置，确保在运行过程中能够及时进行制动，控制系统的数据信号传输均采用CAN 数据总线和RS485 数据通信协议[3]，具有人机交互处理及逻辑控制报警功能，智能化程度较高。

2 物料载荷检测原理

带式输送机传动系统调整的基础来源于物料检测装置对输送带上物料量检测的准确性，该控制系统物料载荷检测装置主要由超声波发生器、信号接收器和显示部分及霍尔传感器构成[4]，霍尔传感器实际上是一种对带式输送机的运行速度进行连续性监测的装置，其端部设置有一个小型的滚轮，滚轮每转动一圈表示输送带运行了一个固定距离，因此通过对滚轮旋转圈数的监测即可对规定时间内带式输送机输送带的运行距离进行判断。

在进行煤量监测时，首先通过超声波发生器对输送带上的物料宽度和物料堆积高度进行测量，在系统内生产煤炭堆积高度模拟量。探测装置上的霍尔传感器探测装置设置在和输送带接触的滚轮内，利用输送带运行时的摩擦力带动滚轮运行，可以判断出在监测时间段内输送带的移动距离，系统根据所监测的煤层堆积的截面信号和单位时间内输送带的移动量即可计算出该时间段内物料在输送带上的分布情况。

3 调速控制策略

该输送机驱动控制系统的调控包括两个部分，一部分是通过控制系统对变频控制器输出变频调节控制信号，通过控制变频器的电流输出来控制输送机的运行速度，满足在不同的输送量情况下的变速运输控制，确保输送机系统运行的稳定性[5]。另一个部分是在多机串联运行控制中，根据输送机上物料的运行情况，控制下游输送机的启动时间，避免下游输送机系统的空转，影响运行的经济性，同时在联合运行控制过程中通过对不同带速情况下的物料运行情况监测，实现对多级带式输送机联合运行情况下的物料运行安全的控制，避免输送机故障情况下的物料大量堆积和各输送机运行产生的二次损害，该输送机多级串联控制时的调控结构如图2 所示[6]。

由图2 可知，在上级传送带上分别设置了安全启动距离和安全制动距离，由于物料在输送机上运行到下一个输送机上需要一定的时间，因此根据输送带的速度情况，安全启动距离是指物料到达Q点时下游输送机开始启动，当下游输送机运行稳定后物料刚好落入到输送机上，这样可以极大地节约启动时的电能消耗。如果下游输送机遇到故障无法启动，则当物料到达P点时就需要制动，确保物料不会掉落在下游输送机上，从而确保了输送的安全性。

同时对该多级串联调控系统设置了强制停机安全程序，当系统判断某个输送机出现运行故障，而相应的上游输送机的速度运行信号未进行正确的调整反馈后将启动紧急报警和系统强制停机功能，对出现故障的输送带的位置进行标示。故障输送带的下游输送机则按原定程序继续完成物料的输送作业，并根据输送带上的物料编号情况调整各输送带的实际运行速度，满足物料运行安全和经济性的调整控制需求。

图2 多级串联调控结构示意图

4 结论

1）该控制系统物料载荷检测装置主要由超声波发生器、信号接收器和显示部分构成，能够对输送机系统上物料的运量进行精确监测；

2）驱动控制系统的调控包括两个部分，一部分是通过控制系统对变频控制器输出变频调节控制信号，通过控制变频器的电流输出来控制输送机的运行速度。另一个部分是在多机串联运行控制中，根据输送机上物料的运行情况，控制下游输送机的启动时间，避免下游输送机系统的空转，影响运行的经济性。

3）该控制系统能够有效地确保输送机单机和组合运输系统运行过程中的变速控制，满足运行稳定性和经济性的要求。