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摘 要：目前，绝大多数煤矿主煤流运输系统都是按照逆煤流的方向启停的，这样使得输送系统空载损耗较大，缺乏煤量检测装置，导致系统无法根据煤量多少对皮带速度进行调整，造成了较大的能耗，而且故障急停时不能自启动。针对煤矿主煤流运输系统存在的问题，设计了智能控制系统。本文通过采用带实输送机顺煤流起动方式，结合煤量传感器，根据主煤流运输的实际情况实时对带式输送机的运行速度进行调整，设计了一套带式输送机智能调速控制系统。实现了基于实际煤流量的系统级调节能力，最大程度地降低了整个运输系统的空载和轻载运行率，节能环保，延长了设备使用寿命。
关键词：带式输送机 顺煤流起动 煤量传感器 智能调速控制系统
中图分类号：TD528 文献标识码：A 文章編号：1674-098X（2020）02（b）-0089-02
1 基于煤流量的动态智能调速
带式输送机在运输原煤时输送带承载的煤量可能会有很大的波动，但是原始的运输过程中电动机常常只能在50Hz频率下运行，不能根据输送带上煤量的实际情况做出适应的调整，运行效率非常低，不仅会造成能源的极大浪费还会加速运输装置的磨损，大大影响了带式输送机的使用寿命。
建立带式输送机调速模型，能够根据链上或带上煤流量对链速和带速进行智能调速，通过煤量传感器可以实时对煤流的轨迹进行检测，例如：原煤在什么时间将进入本输送带，在什么时间将会流出输送带，在煤流即将到达机头时，系统发出信号开启下一条输送带，做到顺煤流起车。当煤流检测器检测到煤流间断时间超过设定值时，待自身输送带上的煤流运光后停止运转使其处于待机状态，当接到上游带式输送机输送带上的煤流将要抵达带式输送机机头的指令时，主动开启自身输送带运转，减少带式输送机的空转时间，降低运行的能量消耗，节能减排，并减少设备磨损，增加设备的使用寿命，直接产生经济效益。
本设计中采用防爆煤量检测仪对带式输送机上的煤量进行检测，其外形如图1所示。内置高性能激光扫描雷达，放置在刮板机机头上方，可以对溜上煤流进行非接触测量，实时检测煤流断面高度，以此测算煤流量，作为调节带速的依据之一。
图2所示为防爆煤量检测仪扫描示意图，其工作原理为：在防爆煤量检测仪的扫描区域α角内，检测仪可以输出不同断面上各测量点的距离hi，计算得到面积微元ΔSi，根据测量点的距离和面积微元计算出煤层断面的面积S，并获得外形和定位信息，再根据刮板机的运行速率便可以计算出煤流的体积，从而得出刮板机实时的煤流量。煤量传感器扫描链上或带上煤流，测得煤流断面平均高度为，皮带带宽为B，带速为v，则煤流断面面积为：A=BHa;从而得到此时的煤流量为：。
由于带宽为定值，为使带上煤量接近恒定，减少带载脉动，避免皮带张弛疲劳，就需保持Ha值恒定，而，其中，B为定值，因此必须要求带速随着煤流量变化而相应调节，实现“煤多的时候输送带转速较高、煤少的时候输送带转速降低、没有煤的时候带式输送机处于待机状态”的皮带机负荷优化。
但是皮带是一个弹性物体，频繁调速也会导致皮带张驰，严重时会发生跳带现象。故可以综合局部煤量、电机负荷等信息，对煤流量分段，相应设定若干分级带速，以减少调速频率。图3为节能调速分级效果图，从图中可见，分级调速同样具有很大的节能空间。
对于整个采运系统，主控站采集各分控站的流量信息，通过分析，在保证运量的前提下，查找和计算与实际原煤输送相关联的系统实际工作点（例如前述Ha值），通过系统调节，使整个井下采运系统的各个分系统都运行在实际工作点上，当煤流量变小时，实时降低转速档，让系统运行在低速状况，从而达到能耗削减的目的，减少设备磨损，增加设备的使用寿命。
2 智能控制系统
主煤流运输智能控制系统以PLC控制系统为核心，与上位计算机、防爆PLC控制站、带式输送机各种保护传感器等共同构成分布式PLC智能控制系统。总体结构可以分为三层结构：信息检测层、PLC控制层和信息监控层。
第一层：信息检测层，主要包含以下各传感器：煤仓煤位传感器、煤流传感器、胶带急停传感器、输送带跑偏传感器、速度传感器、堆煤传感器、烟雾传感器、纵撕温度传感器、煤量传感器等参数及保护监测。
第二层：设备控制层，此层主要为各带式输送机PLC控制分站，各控制站都是通过工业以太网接入操作层工业以太网交换机，从而实现设备运行的相关信息及时的上传及控制指令的发出与执行。
第三层：信息监控层，主要由组态监控操作工作站、集控平台的开发维护工作站等构成;各胶带机控制子系统将采集的各自所控设备的运行工况信息通过工业以太网进行上传至工作站，由工作站提供工业数据的历史存储、查询、检索及各类数据的调用。
系统控制以集控室集中操作控制为主，当场操作控制为辅（或应急）的控制方法。系统留有开放式数据接口（OPC Server）与信息平台之间数据共享，实现管控一体化。
3 结语
本文主要是通过监测记录装置将带式输送机的工作状况和能量消耗情况，拟定了相应的优化方案，通过煤量传感器对输送带上煤量的运行装况进行监控，同时对根据煤流的位置对输送带的速度进行在线监控并调速，与变频器的频率输出做成闭环调节，实现根据煤量的多少主动调节输送带的速度，真正做到顺煤流起车，煤多快转，煤少慢转，无煤待转，减少了能源的损耗，延长了设备的使用寿命，提高了煤矿的经济效益。
参考文献
[1] 王浩然，于文，尉涛.带式输送机智能调速系统的应用[J].煤矿机电， 2016（3）：73-76.
[2] 陈湘源. 带式输送机智能调速控制系统设计[J].煤矿机械，2016，37（11）：21-23.
[3] 闫顺礼，宋玉斌，于忠厚.井下主运带式输送机智能煤流系统的研究[J]. 煤矿机械，2017，40（9）：180-183.
关键词：带式输送机 顺煤流起动 煤量传感器 智能调速控制系统
中图分类号：TD528 文献标识码：A 文章編号：1674-098X（2020）02（b）-0089-02
1 基于煤流量的动态智能调速
带式输送机在运输原煤时输送带承载的煤量可能会有很大的波动，但是原始的运输过程中电动机常常只能在50Hz频率下运行，不能根据输送带上煤量的实际情况做出适应的调整，运行效率非常低，不仅会造成能源的极大浪费还会加速运输装置的磨损，大大影响了带式输送机的使用寿命。
建立带式输送机调速模型，能够根据链上或带上煤流量对链速和带速进行智能调速，通过煤量传感器可以实时对煤流的轨迹进行检测，例如：原煤在什么时间将进入本输送带，在什么时间将会流出输送带，在煤流即将到达机头时，系统发出信号开启下一条输送带，做到顺煤流起车。当煤流检测器检测到煤流间断时间超过设定值时，待自身输送带上的煤流运光后停止运转使其处于待机状态，当接到上游带式输送机输送带上的煤流将要抵达带式输送机机头的指令时，主动开启自身输送带运转，减少带式输送机的空转时间，降低运行的能量消耗，节能减排，并减少设备磨损，增加设备的使用寿命，直接产生经济效益。
本设计中采用防爆煤量检测仪对带式输送机上的煤量进行检测，其外形如图1所示。内置高性能激光扫描雷达，放置在刮板机机头上方，可以对溜上煤流进行非接触测量，实时检测煤流断面高度，以此测算煤流量，作为调节带速的依据之一。
图2所示为防爆煤量检测仪扫描示意图，其工作原理为：在防爆煤量检测仪的扫描区域α角内，检测仪可以输出不同断面上各测量点的距离hi，计算得到面积微元ΔSi，根据测量点的距离和面积微元计算出煤层断面的面积S，并获得外形和定位信息，再根据刮板机的运行速率便可以计算出煤流的体积，从而得出刮板机实时的煤流量。煤量传感器扫描链上或带上煤流，测得煤流断面平均高度为，皮带带宽为B，带速为v，则煤流断面面积为：A=BHa;从而得到此时的煤流量为：。
由于带宽为定值，为使带上煤量接近恒定，减少带载脉动，避免皮带张弛疲劳，就需保持Ha值恒定，而，其中，B为定值，因此必须要求带速随着煤流量变化而相应调节，实现“煤多的时候输送带转速较高、煤少的时候输送带转速降低、没有煤的时候带式输送机处于待机状态”的皮带机负荷优化。
但是皮带是一个弹性物体，频繁调速也会导致皮带张驰，严重时会发生跳带现象。故可以综合局部煤量、电机负荷等信息，对煤流量分段，相应设定若干分级带速，以减少调速频率。图3为节能调速分级效果图，从图中可见，分级调速同样具有很大的节能空间。
对于整个采运系统，主控站采集各分控站的流量信息，通过分析，在保证运量的前提下，查找和计算与实际原煤输送相关联的系统实际工作点（例如前述Ha值），通过系统调节，使整个井下采运系统的各个分系统都运行在实际工作点上，当煤流量变小时，实时降低转速档，让系统运行在低速状况，从而达到能耗削减的目的，减少设备磨损，增加设备的使用寿命。
2 智能控制系统
主煤流运输智能控制系统以PLC控制系统为核心，与上位计算机、防爆PLC控制站、带式输送机各种保护传感器等共同构成分布式PLC智能控制系统。总体结构可以分为三层结构：信息检测层、PLC控制层和信息监控层。
第一层：信息检测层，主要包含以下各传感器：煤仓煤位传感器、煤流传感器、胶带急停传感器、输送带跑偏传感器、速度传感器、堆煤传感器、烟雾传感器、纵撕温度传感器、煤量传感器等参数及保护监测。
第二层：设备控制层，此层主要为各带式输送机PLC控制分站，各控制站都是通过工业以太网接入操作层工业以太网交换机，从而实现设备运行的相关信息及时的上传及控制指令的发出与执行。
第三层：信息监控层，主要由组态监控操作工作站、集控平台的开发维护工作站等构成;各胶带机控制子系统将采集的各自所控设备的运行工况信息通过工业以太网进行上传至工作站，由工作站提供工业数据的历史存储、查询、检索及各类数据的调用。
系统控制以集控室集中操作控制为主，当场操作控制为辅（或应急）的控制方法。系统留有开放式数据接口（OPC Server）与信息平台之间数据共享，实现管控一体化。
3 结语
本文主要是通过监测记录装置将带式输送机的工作状况和能量消耗情况，拟定了相应的优化方案，通过煤量传感器对输送带上煤量的运行装况进行监控，同时对根据煤流的位置对输送带的速度进行在线监控并调速，与变频器的频率输出做成闭环调节，实现根据煤量的多少主动调节输送带的速度，真正做到顺煤流起车，煤多快转，煤少慢转，无煤待转，减少了能源的损耗，延长了设备的使用寿命，提高了煤矿的经济效益。
参考文献
[1] 王浩然，于文，尉涛.带式输送机智能调速系统的应用[J].煤矿机电， 2016（3）：73-76.
[2] 陈湘源. 带式输送机智能调速控制系统设计[J].煤矿机械，2016，37（11）：21-23.
[3] 闫顺礼，宋玉斌，于忠厚.井下主运带式输送机智能煤流系统的研究[J]. 煤矿机械，2017，40（9）：180-183.