大距离胶带运输机动态调速效益分析

徐大勇 张振平 颜井亮

摘 要：随着矿井高产高效的发展，胶带运输机成为了大型矿井煤炭提升的主力。但是，由于在实际的煤矿生产过程中，煤矿的开采具有不均衡性，并且胶带机长期处于空载或者轻载的运行情况下，从而导致设备耗损比较严重，因此，在胶带运输机运行中，根据煤量自动匹配调速控制技术成为了人们研究的重点。基于此，下文对大距离胶带运输机动态调速效益进行了分析，以供参考。

关键词：大距离；胶带运输机；动态调速；效益分析

引言

在当前的煤矿生产过程中，胶带运输机是恒速运行的，但是不能根据煤量的变化而进行变速运输，随后大功率高压防爆变频器为实现胶带机变速运行提供了有力的条件，且在大型煤矿变频器驱动的胶带运输机中得到了应用，但是其仅限于变频器软启动功能的应用。因此，为了实现煤矿大距离胶带运输机的节能降耗、增加经济效益的目标，人们对根据煤量自动匹配调速控制技术关注度越来越高。

1胶带运输机

1.1胶带运输机的概述

胶带运输机在物料运输装备工程领域，不仅具有长距离、大运量、高速度以及持续运输的特点，而且运行比较可靠、维护较为简单，经济效益比较显著、易于实现自动化和集中控制。同时，胶带机的运行维护费用相比于其他类型的运输设备而言是比较低的。因此，在煤矿工业的生产过程中，只要能够使用到胶带运输机的场合，都会优先考虑利用胶带机来运送物料。除此之外，胶带运输机与其他运输设备相比，还具有以下几个优点：一是，输送能力的范围较广。输送带的宽度长达200mm至5m，每小时的输送能力也可以由几吨到几万吨；二是，运送物料种类广泛。其不仅可以用来运送散装物料，而且可以运送块状物料及成件物料；；三是，输送倾角大。正常的胶带机可以输送-15°～20°的角度，而使用特种结构的输送带，输送角可达90°；四是，卸料灵活、可靠性比较强、运输阻力较小、安全性能高。

1.2运输机的价值作用

运输机械是当前物流行业中所使用的重要设备，其中带式运输机被广泛应用于现代化的各个工程中。随着现代化社会生产和科技水平的迅猛发展。带式运输机也在朝着更长远的方向发展。在实际的生产过程中，大距离胶带运输机与传统的一些运输方式相比，其更为经济、安全。因此，根据大距离胶带运输机在工作生产中起到的运输作用，可分为以下几点：第一，大距离胶带运输机在整个输送过程中保证了输送效率，且输送时间与输送量成正比，从而使输送工作的速度得到了提升，同时，在运输工程中很难出现遗漏和输送不到位的情况，减少了运输资源的浪费；第二，使得整个运输过程达到了全自动化，对在运输过程中的工程安全起到了很大的保证作用，相比于半机械化输送和人力输送要更加切实可行。

1.3运输机中拉紧装置的作用

在大距离胶带运输机中拉紧装置的作用，主要包括以下几点：第一，其能够使输送带的张力达到最小化，从而防止输送带出现下垂过度的情况；第二，改善了因输送带过度使用而导致弹性出现伸长的情况；第三，在过渡的过程中，将输送带所存在的阻力减少到了最小程度；第四，保证输送带在关键部位有一定的张力，防止在传输物件的过程中有打滑的现象出现；第五，能够提供一个必要的路线给输送带的接头。

2变频调速的主要结构

变频驱动是通过改变电动机电源频率来控制电机的转速，并且能够满足用户在0～50Hz不同頻率下对电机转速的要求，同时能够对电机的启动与停止进行控制，从而实现可控调速功能。同时，变频调速技术一般采用矢量控制技术，在电动机的调速特性和负载能力这两方面有突出的优点，在启动时加速时间和停止时减速时间设定范围比较广，能有效控制输送机柔性负载的软启动、软停车，实现各驱动装置之间的功率匹配。此外，变频调速系统主要是由主电路和控制回路两个部分组成，其中主电路又是由供电部分、逆变单元和整流单元组成；而控制回路的大脑则是CPU，从而在胶带运输机控制的过程中，可以增加频繁重载启动胶带运输机的寿命，实现低速验带功能，并按照实际的需求对启动加速时间和停车减速时间进行设定，从而实现“S”速度曲线。

3全运输系统胶带运输机动态调速的应用技术

全运输系统、大距离胶带机动态调速是根据整个胶带机运输系统的煤量负载以及煤流到达时间，计算、分析和预测未来时间里胶带机煤量负载的变化情况，从而实现整个胶带机运输系统的动态速度调整，达到超前提速、滞后降速的目的，保证速度与负载匹配的同时，确保生产安全。

3.1胶带运输机煤流图像采集与处理技术

在煤矿生产过程中，利用每条胶带运输机机头与机尾所安装的IPC以太网数字摄像仪，对全运输系统胶带运输机的煤量进行视频采集与识别。此外，将IPC接入矿井井下防爆交换机中，通过井下、井上千兆通讯网络将视频信号传输到视频信号处理单元，然后再对其进行视频采集和图像处理、煤流识别工作，从而保证运输过程的安全性。

3.2动态调速实现模型

基于视频识别的矿井胶带机闭环自适应动态调速控制系统，通过在胶带运输机机头、机尾安装的数字摄像仪，获取瞬时煤量图像，然后再利用图像处理方法、背景提取以及运动物体的识别，来获取煤流宽度的相对值，并对其进行运算与分析，从而得出准确的煤量值。此外，根据所得的煤量值以及煤流到达的时间，采用开环方式进行调整转速；根据电机电流及煤量分布实现闭环控制，使胶带机的速度达到设定的比例；根据电机负载曲线、视频信号实现全系统自适应动态调速控制。

3.3胶带运输机动态调速控制

在生产过程中，动态调速控制是将视频信号处理单元所识别的结果信息，传送给胶带运输机动态调速控制单元后，再根据煤量的分布、负载趋势和胶带运输机当前运行速度等因素，对胶带运输机的动态进行调速，从而实现胶带运输煤量与运行速度互相匹配。此外，根据胶带运输机电机负载曲线和视频信号信息，动态调速控制单元与井下胶带机PLC进行双向通讯，实现对胶带机的调速控制。

结束语

总而言之，在当前大力发展绿色能源的背景下，要想节约企业的生产成本，不断提升企业的经济效益，就要运用胶带机动态调速控制技术。而基于视频识别技术的矿井胶带运输机闭环自适应动态调速控制系统，可以降低胶带机的转速，实现大距离、全运输系统胶带机的动态调速，最终实现企业经济效益的提升。

参考文献：

[1]王娜娜.大功率带式输送机长距离变频驱动系统的研究[D].天津科技大学，2016.