输送机载荷分布检测的煤流运输系统及其节能控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种输送机载荷分布检测的煤流运输系统，具有若干条胶带输送机控制机构；每条胶带输送机控制系统包括变频器、电控主机、载荷检测传感器、驱动电机以及与驱动电机转轴相连的驱动滚筒；所述变频器的输出端与驱动电机的输入端相连；所述电控主机的输出端与变频器的输入端相连，各电控主机均通过网络接入设备连接同一工业以太网络；所述载荷检测传感器设置在输送机机尾处，载荷检测传感器的输出端接电控主机的输入端。本发明提高了煤矿生产效率，降低了吨煤生产成本，增强了竞争能力。不易产生堆煤故障，有效提高了煤流运输系统节能效果，可靠性高。
【专利说明】
输送机载荷分布检测的煤流运输系统及其节能控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及输送机载荷分布检测的煤流运输系统技术领域，特别涉及一种输送机载荷分布检测的煤流运输系统及其节能控制方法。
【背景技术】
[0002]胶带输送机由于其运输效率高，是煤矿井下煤流运输的主要设备。目前大多矿井煤流运输系统采用粗放的生产模式，负载匹配率低、设备空转率高、综合效率低。由于煤流运输的煤炭有极大的不均衡性，因此胶带输送机配套电气选型比实际所需的容量要大，实际运行过程中长期处于低载荷运行，效率低。带式输送机在运输系统设计时，一般是按最大煤量考虑的，而减速机和电动机的选型原则是等级靠大不靠小，所以带式输送机配置的驱动电动机一般均有20 %?45 %富余量，加上带式输送机经常处于轻载、空载运行状态，导致电动机经常处于50 %以下的低效率工作状态。带式输送机在运行过程中，空载、轻载、重载状态下均为高速运行，而空载和轻载时对电动机、减速机、滚筒、托辊、胶带等设备产生了不必要的磨损和电能消耗，缩短了设备的使用寿命。传统的单条胶带输送机节能控制方法一是根据输送机运行功率降低输送机运行速度，达到节能效果。由于输送机运输距离长，输送机运行功率变化严重滞后于运煤量变化，如果来煤量突然变大，而运行功率变化不大，胶带机未及时提高运转速度，容易在转载点发生堆煤事故。另外一个传统节能控制方法是检测机尾实时煤流大小控制胶带机运转速度，如果检测到实时来煤量变小，则降低输送机运转速度达到节能效果。由于煤炭生产的不均衡性，来煤量可能频繁变化，如果频繁调整输送机运行速度，不利于输送机可靠运行，同时如果检测不准确容易导致堆煤故障。因此虽然目前带式输送机已配置了变频器等节能装备，但节能效果还有待提高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种能有效解决现有煤流运输系统节能效果差及易产生堆煤故障的问题的输送机载荷分布检测的煤流运输系统及其节能控制方法。
[0004]实现本发明目的的技术方案是:一种输送机载荷分布检测的煤流运输系统，具有若干条胶带输送机控制机构;每条胶带输送机控制系统包括变频器、电控主机、载荷检测传感器、驱动电机以及与驱动电机转轴相连且设置在输送机一端的驱动滚筒;所述变频器的输出端与驱动电机的输入端相连;所述电控主机的输出端与变频器的输入端相连，各电控主机均通过网络接入设备连接同一工业以太网络;所述载荷检测传感器设置在输送机机尾处，载荷检测传感器的输出端接电控主机的输入端。
[0005]—种输送机载荷分布检测的煤流运输系统的节能控制方法，包括以下步骤:
[0006]A、打开系统启动开关，输送机开始运行，同一条输送机上，煤炭从机尾输送至机头;
[0007]B、随着输送机的运转和来煤量的变化，载荷检测传感器实时检测来料量，同时检测输送机运转距离;根据测得的实时来料量和输送机运转距离，计算出整个输送机载荷分布；
[0008]C、将载荷检测传感器检测的输送机整体载荷和载荷分布信息通过信息传输网络传输至电控主机，电控主机将该条输送机的载荷情况与1/2额定煤量做对比分析处理；
[0009]D、将该条输送机分析处理后的载荷情况经过对应的电控主机和对应的网络接入设备后通过同一工业以太网络实时传输至下游输送机上连接的电控主机，将该条输送机的载荷大小作为下游输送机的来煤量大小。
[0010]上述技术方案所述步骤C中的分析处理具体为:
[0011]如果电控主机监测到该条输送机载荷大于1/2额定煤量或者上游输送机机头段煤流大于1/2额定煤量，控制变频器输出频率及功率，使输送机处于额定速度运行；
[0012]如果电控主机监测到该条输送机载荷小于1/2额定煤量并且上游输送机机头段煤流小于1/2额定煤量，控制变频器输出频率及功率，使输送机处于1/2额定运行速度运行，达到节能效果；
[0013]如果电控主机监测到该条输送机空载运行，并且上游输送机连续空载段运行时间大于电机热启动要求间隔时间，胶带输送机停车；
[0014]如果输送机正处于低速节能运行状态，电控主机监测到上游输送机机头段煤流大于I/2额定煤量，则及时控制变频器输出频率及功率，提高输送机运转速度，防止来煤未及时运输导致发生堆煤事故。
[0015]上述技术方案所述变频器输出功率等于驱动电机的功率Pm，其计算公式为Pm=Pa/η;其中，Pa是输送机驱动滚筒需要的轴功率，η是电机轴到驱动滚动之间的功率传递效率。
[0016]上述技术方案所述输送机驱动滚筒的轴功率Pa=Fu.ν/1000;其中，FU为圆周驱动力，Fu等于输送机正常运转时的所需克服各种阻力之和，V是输送机运转速度，在输送机参数固定的情况下，圆周驱动力Fu主要随着每米输送带上的物料重量q增大而增大。
[0017]采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果:
[0018](I)本发明适合当前国家正在实施节能减排产业政策，对有关领域、行业的节能减排提出了明确的任务和要求，侧重于重点行业和重点领域节能减排措施的细化和目标的量化。
[0019](2)本发明提高了生产效率，降低了吨煤生产成本，增强了竞争能力。不易产生堆煤故障，有效提高了煤流运输系统节能效果，可靠性高。
【附图说明】
[0020]为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
[0021]图1为本发明的原理布局图；
[0022]图2为本发明的输送机长度和输送机每米胶带上负荷的关系图；
[0023]图3为本发明的输送机长度和输送机载荷的关系图；
[0024]图4为本发明的分析处理流程图；
[0025]附图中标号为:变频器1、电控主机2、载荷检测传感器3、驱动电机4、驱动滚筒5、网络接入设备6、工业以太网络7。
【具体实施方式】
[0026](实施例1)
[0027]见图1至图4，本发明为一种输送机载荷分布检测的煤流运输系统，具有若干条胶带输送机控制机构;每条胶带输送机控制系统包括变频器1、电控主机2、载荷检测传感器3、驱动电机4以及与驱动电机4转轴相连且设置在输送机一端的驱动滚筒5;变频器I的输出端与驱动电机4的输入端相连；电控主机2的输出端与变频器I的输入端相连，各电控主机2均通过网络接入设备6连接同一工业以太网络7;载荷检测传感器3设置在输送机机尾处，载荷检测传感器3的输出端接电控主机2的输入端。
[0028]—种输送机载荷分布检测的煤流运输系统的节能控制方法，包括以下步骤:
[0029]A、打开系统启动开关，设定额定煤量后开始运行，同一条输送机上，煤炭从机尾输送至机头；
[0030]B、随着输送机的运转和来煤量的变化，载荷检测传感器3实时检测来料量，同时检测输送机运转距离;根据测得的实时来料量和输送机运转距离，计算出整个输送机载荷分布；
[0031]C、将载荷检测传感器3检测的输送机整体载荷和载荷分布信息通过信息传输网络传输至电控主机2，电控主机2将该条输送机的载荷情况与1/2额定煤量做对比分析处理；
[0032]D、将该条输送机分析处理后的载荷情况经过对应的电控主机2和对应的网络接入设备6后通过同一工业以太网络7实时传输至下游输送机上连接的电控主机2，将该条输送机的载荷大小作为下游输送机的来煤量大小进行输送。
[0033]步骤C中的分析处理具体为:
[0034]如果电控主机2监测到该条输送机载荷大于1/2额定煤量或者上游输送机机头段煤流大于1/2额定煤量，控制变频器I输出频率及功率，使输送机处于额定速度运行；
[0035]如果电控主机2监测到该条输送机载荷小于1/2额定煤量并且上游输送机机头段煤流小于1/2额定煤量，控制变频器I输出频率及功率，使输送机处于1/2额定运行速度运行，达到节能效果；
[0036]如果电控主机2监测到该条输送机空载运行，并且上游输送机连续空载段运行时间大于电机热启动要求间隔时间，胶带输送机停车；
[0037]如果输送机正处于低速节能运行状态，电控主机2监测到上游输送机机头段煤流大于1/2额定煤量，则及时控制变频器I输出频率及功率，提高输送机运转速度，防止来煤未及时运输导致发生堆煤事故。
[0038]变频器I输出功率等于驱动电机的功率Pm，其计算公式为Pm=PaAi;其中，PA是输送机驱动滚筒需要的轴功率，η是电机轴到驱动滚动之间的功率传递效率。
[0039]输送机驱动滚筒的轴功率Pa=Fu.ν/1000;其中，FU为圆周驱动力，Fu等于输送机正常运转时的所需克服各种阻力之和，V是输送机运转速度，在输送机参数固定的情况下，圆周驱动力Fu主要随着每米输送带上的物料重量q增大而增大。
[0040]图3为本发明的输送机长度和输送机载荷的关系图；其中，00表示空载，01表示轻载，10表示半载，11表示全载。
[0041]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种输送机载荷分布检测的煤流运输系统，具有若干条胶带输送机控制机构；其特征在于:每条胶带输送机控制系统包括变频器(1)、电控主机(2)、载荷检测传感器(3)、驱动电机(4)以及与驱动电机(4)转轴相连的驱动滚筒(5);所述变频器(I)的输出端与驱动电机(4)的输入端相连;所述电控主机(2)的输出端与变频器(I)的输入端相连，各电控主机(2)均通过网络接入设备(6)连接同一工业以太网络(7);所述载荷检测传感器(3)设置在输送机机尾处，载荷检测传感器(3)的输出端接电控主机(2)的输入端。2.—种输送机载荷分布检测的煤流运输系统的节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤: A、打开系统启动开关，输送机开始运行，同一条输送机上，煤炭从机尾输送至机头； B、随着输送机的运转和来煤量的变化，载荷检测传感器(3)实时检测来料量，同时检测输送机运转距离;根据测得的实时来料量和输送机运转距离，计算出整个输送机载荷分布； C、将载荷检测传感器(3)检测的输送机整体载荷和载荷分布信息通过信息传输网络传输至电控主机(2)，电控主机(2)将该条输送机的载荷情况与1/2额定煤量做对比分析处理； D、将该条输送机分析处理后的载荷情况经过对应的电控主机(2)和对应的网络接入设备(6)后通过同一工业以太网络(7)实时传输至下游输送机上连接的电控主机(2)，将该条输送机的载荷大小作为下游输送机的来煤量大小。3.根据权利要求2所述的一种输送机载荷分布检测的煤流运输系统的节能控制方法，其特征在于，所述步骤C中的分析处理具体为: 如果电控主机(2)监测到该条输送机载荷大于1/2额定煤量或者上游输送机机头段煤流大于1/2额定煤量，控制变频器(I)输出频率及功率，使输送机处于额定速度运行； 如果电控主机(2)监测到该条输送机载荷小于1/2额定煤量并且上游输送机机头段煤流小于1/2额定煤量，控制变频器(I)输出频率及功率，使输送机处于1/2额定运行速度运行，达到节能效果； 如果电控主机(2)监测到该条输送机空载运行，并且上游输送机连续空载段运行时间大于电机热启动要求间隔时间，胶带输送机停车； 如果输送机正处于低速节能运行状态，电控主机(2)监测到上游输送机机头段煤流大于1/2额定煤量，则及时控制变频器(I)输出频率及功率，提高输送机运转速度，防止来煤未及时运输导致发生堆煤事故。4.根据权利要求3所述的一种输送机载荷分布检测的煤流运输系统的节能控制方法，其特征在于:所述变频器(I)输出功率等于驱动电机的功率Pm，其计算公式为Pm = PaAI;其中，Pa是输送机驱动滚筒需要的轴功率，η是电机轴到驱动滚动之间的功率传递效率。5.根据权利要求4所述的一种输送机载荷分布检测的煤流运输系统的节能控制方法，其特征在于:所述输送机驱动滚筒的轴功率Pa=Fu.ν/1000;其中，Fu为圆周驱动力,Fu等于输送机正常运转时的所需克服各种阻力之和，V是输送机运转速度，在输送机参数固定的情况下，圆周驱动力Fu主要随着每米输送带上的物料重量q增大而增大。
【文档编号】B65G43/08GK105858132SQ201610318623
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】贾文琪, 李继来, 崔怀兵, 孙海林, 谢兵, 孔维社, 刘振兴, 徐铭, 沈科, 王化格
【申请人】天地（常州）自动化股份有限公司, 中煤科工集团常州研究院有限公司