一种基于煤流量检测的皮带调速系统的制作方法

本发明涉及煤炭运输皮带机调速技术领域，具体涉及一种基于煤流量检测的皮带调速系统。

背景技术：

使用变频器来驱动煤炭运输皮带机运行，可以通过变频器控制皮带驱动电机的运行速度，实现皮带机带速的调节，但是由于控制系统的不完善，目前大多数场合没有充分发挥皮带机带速可调的特性，也未体现出变频器驱动与其他驱动方式的差异化和优越话。同时，由于煤矿的特殊生产条件，使得带皮带机的运煤量是不均匀的，若皮带机一直保持高速运行，对于机械传动系统会造成较为严重的影响，电能消耗也比低速运行时大得多。

CN204508003U号实用新型专利提供了一种可调速输煤皮带机，包括，皮带机，电机数量为四个，电机与皮带机连接并带动皮带机运转；电源，电源与变频器连接；变频器数量为四个，分别设置在电源与各电机之间，变频器根据控制系统发送来的控制参数改变电源供电频率后传输到电机，控制电机转速及转矩，该实用新型采用控制系统及变频器，变频器通过改变频率控制电机转速及输出转矩，调整参数简洁，加减速时间连续可调，有效降低启停造成的冲击，但该实用新型针对煤矿运输过程中由运煤量不均匀所造成的问题，没有给出很好的解决方案。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于煤流量检测的皮带调速系统和调速方法，本发明可根据煤流量调节皮带机带速，实现其优化控制。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于煤流量检测的皮带调速系统，包括皮带运行控制箱、给煤机控制箱、皮带驱动电机、第一调速单元、往复式给煤机、第二调速单元、数据检测单元以及煤仓，所述数据检测单元包括料位计、接近开关，二者均与皮带运行控制箱通讯连接，所述料位计安装于煤仓内，用于检测煤仓内的煤位高度，所述接近开关为4个，其中，1个安装于往复式给煤机的往复板上方，另外3个分别安装于皮带尾部、中部和头部三处的上方，用于检测这四处的煤流高度，所述皮带运行控制箱与给煤机控制箱通讯连接，所述皮带运行控制箱通过第一调速单元与皮带驱动电机控制连接，并根据煤仓的煤位高度、皮带驱动电机负载状态以及往复式给煤机的往复板处、皮带尾部、皮带中部以及皮带头部四处的煤流高度控制皮带驱动电机的转速，所述往复式给煤机装于煤仓的出煤口处，用于向皮带给煤，所述给煤机控制箱通过第二调速单元与往复式给煤机控制箱控制连接，并根据煤仓的煤位高度控制往复式给煤机的转速。

进一步，所述皮带驱动电机包括主电机以及从电机，所述第一调速单元包括与主电机控制连接的主变频器以及与从电机控制连接的从变频器，所述主变频器与皮带运行控制箱通讯连接，所述从变频器与主变频器通讯连接，所述主电机数量为1台，所述从电机数量至少为1台。

进一步，所述皮带运行控制箱为PLC控制箱，所述主变频器以及从变频器均为防爆变频器。

本发明的有益效果是：

1、皮带运行控制箱通过料位计、接近开关检测得到的数据判断煤炭当前的煤流量，然后根据没流量进行皮带调速的优化控制。

2、避免操作人员对生产情况的误判、速度误调，避免出现生产事故，对提高皮带运输系统自动化水平，并改善皮带运输系统的安全性和可靠性有着重要的现实意义。

附图说明

图1为一种基于煤流量检测的皮带调速系统的结构原理图；

图2为一种基于煤流量检测的皮带调速方法的流程图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一：

如图1所示，一种基于煤流量检测的皮带调速系统，包括皮带运行控制箱、给煤机控制箱、皮带驱动电机、第一调速单元、往复式给煤机、第二调速单元、数据检测单元以及煤仓。

所述数据检测单元包括料位计、接近开关，二者均通过模拟量输入模块与皮带运行控制箱通讯连接，所述料位计安装于煤仓内，用于检测煤仓内的煤位高度，所述接近开关为4个，其中，1个安装于往复式给煤机的往复板上方，另外3个分别安装于皮带尾部、中部和头部三处的上方500～600mm处，用于检测这四处的煤流高度。所述皮带运行控制箱与给煤机控制箱通过工业以太网络通讯连接，通讯介质为矿用光缆。

所述皮带驱动电机包括1台主电机以及3台从电机，所述主电机以及各从电机均具有如下的额定参数，额定功率250kW，额定电压AC660V，额定电流255.7A，额定转速1485r/min。所述第一调速单元包括1台与主电机控制连接的主变频器以及与3台与从电机控制连接的从变频器，所述主变频器与皮带运行控制箱通讯连接，所述3台从变频器依次与主变频器顺序通讯连接，所述主变频器以及从变频器均为防爆变频器。

所述皮带运行控制箱根据煤仓的煤位高度、主电机负载状态以及往复式给煤机的往复板处、皮带尾部、皮带中部以及皮带头部四处的煤流高度控制主电机以及从电机的转速，所述往复式给煤机装于煤仓的出煤口处，用于向皮带给煤，所述煤仓总高度H为10m，所述给煤机控制箱通过第二调速单元与往复式给煤机控制箱控制连接，并根据煤仓的煤位高度控制往复式给煤机的转速，所述第二调速单元为给煤机变频器。

如图2所示，一种基于煤流量检测的皮带机调速方法，包括如下步骤：

S1：调速系统初始化，控制皮带驱动电机高速运行；

S2：调速系统读取料位计采集的煤仓的煤位高度h，读取主变频器采集的主电机的负载电流I；

S3：调速系统根据h判断煤仓的煤位状态，若煤仓的煤位为高煤位则进入S4，若煤仓的煤位为中煤位则进入S5，若煤仓的煤位为低煤位则进入S6，若煤仓的煤位不为高煤位、中煤位以及低煤位任何一种状态则启动故障报警，系统结束运行；

判断煤仓的煤位状态的规则如下，若h＞1/5H，则煤仓的煤位为高煤位，若1/5H＞h＞1/10H，则煤仓的煤位为中煤位，若h＜1/10H，则煤仓的煤位为低煤位，所述H为煤仓总高度；

S4：调速系统控制往复式给煤机高速运行，并控制皮带驱动电机继续高速运行，在一个运行周期后读取接近开关采集的往复式给煤机的往复板处、皮带尾部、皮带中部以及皮带头部四处煤流高度，并判断是否发生高煤位逻辑故障，若发生高煤位逻辑故障则启动故障报警，系统结束运行，若未发生高煤位逻辑故障则返回S2；

判断是否发生高煤位逻辑的故障条件如下，往复式给煤机的往复板处、皮带尾部、皮带中部以及皮带头部四处煤流高度不全为高位且主电机不为满载状态，判断主电机是否处于满载状态条件如下，I≥0.6I_N，所述I_N为主电机额定电流；

S5：调速系统控制往复式给煤机低速运行，并控制皮带驱动电机继续高速运行，在一个运行周期后读取接近开关采集的往复式给煤机的往复板处、皮带尾部、皮带中部以及皮带头部四处煤流高度，并判断是否发生中煤位逻辑故障，若发生中煤位逻辑故障则启动故障报警，系统结束运行，若未发生中煤位逻辑故障则在一个延时周期后调速系统控制皮带驱动电机中速运行，并返回S2；

判断是否发生中煤位逻辑故障的条件如下，往复式给煤机的往复板处、皮带尾部、皮带中部以及皮带头部四处煤流高度至少有一处为高位且主电机不为轻载状态，判断主电机是否处于满载状态条件如下，0.3I_N≤I＜0.6I_N；

S6：调速系统控制往复式给煤机关闭，在一个运行周期后读取接近开关采集的往复式给煤机的往复板处、皮带尾部、皮带中部以及皮带头部四处煤流高度，并判断是否发生低煤位逻辑故障，若发生低煤位逻辑故障则启动故障报警，系统结束运行，若未发生低煤位逻辑故障则在一个延时周期后进入S7；

所述S6中判断是否发生低煤位逻辑故障的条件如下，往复式给煤机的往复板处、皮带尾部、皮带中部以及皮带头部四处煤流高度至少有一处为高位且主电机不为空载状态，判断主电机是否处于满载状态条件如下，0.2I_N≤I＜0.3I_N；

S7：调速系统控制皮带驱动电机低速运行，在一个停机周期后控制皮带驱动电机关闭，并返回S1。

判断往复式给煤机的往复板处、皮带尾部、皮带中部以及皮带头部四处煤流高度为高位的条件如下，在整个运行周期内，不少于运行周期一半的时间，煤流达到接近开关的检测范围。所述运行周期为8min，所述延时周期为2min，所述停机周期为30min。所述往复式给煤机高速运行的运行频率为50Hz，其低速运行的运行频率为25Hz，所述皮带驱动电机高速运行的运行频率为50Hz，其中速运行的运行频率为35Hz，其低速运行的运行频率为25Hz。

本系统，通过煤位高度、煤流高度以及主电机运行状态对皮带上煤流量的大小和分布情况进行识别和分析，并据此对皮带驱动电机进行自动调速控制，保证对皮带机的带速调节与矿井生产的实际情况一致，减少电能的消耗，降低机械磨损，从而减低生产成本，实现节能降耗的目标。同时，可以避免操作人员对生产情况的误判、速度误调，避免出现生产事故，对提高皮带运输系统自动化水平，并改善皮带运输系统的安全性和可靠性有着重要的现实意义。

皮带驱动电机在设计配套时的富裕量比较大，工作时很少能够满载运行，在运煤量不大或空载情况下更不必说。皮带驱动电机只有在接近满载运行时才是效率最高、功率因素最佳，轻载时降低、造成电能损失，采用变频驱动后，整个过程功率因素达到0.9以上。轻载时通过变频调节降低电机转速，而电机消耗功率与转速的3次方成正比，这样随着电机转速的下降，其功率消耗会大幅下降。

实施例二：

一种基于煤流量检测的皮带机调速方法，与实施例一相同的部分不再赘述，不同的是：启动系统，系统进行初始化操作，皮带运行控制箱通过主变频器以及从变频器控制主电机以及从电机以50Hz的频率运行，皮带运行控制箱统读取料位计采集煤仓的煤位高度h＝400mm，读取主变频器采集主电机的负载电流I＝0.55I_N；皮带运行控制箱判断煤位高度为高煤位，控制主电机以及从电机继续以50Hz的频率运行，并向给煤机控制箱发送往复式给煤机50Hz频率运行的信息，给煤机控制箱接收到信息后，通过第二调速单元控制往复式给煤机以50Hz的频率运行，在8min后，皮带运行控制箱读取接近开关采集的往复式给煤机的往复板处、皮带尾部、皮带中部以及皮带头部四处煤流高度全为高位，未发生高煤位逻辑故障，皮带运行控制箱统继续读取料位计采集煤仓的煤位高度以及主变频器采集主电机的负载电流重复上述步骤。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。