多级长皮带联合调速节能系统的设计

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摘 要：目前煤矿企业的带式输送机不论物料多少均恒速运行，造成了电能浪费，针对此情况本文设计了多级长皮带联合调速节能系统，该节能系统可根据带式输送机的实时运量调整带速，使运量与带速优化匹配。本文在可行性分析的基础上阐述了该节能系统的整体设计理念，并参照国标计算了节能效果。

关键词：带式输送机；联合调速；节能

中图分类号：TP273+.4 文献标识码：A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.03.003

The Design of Speed Control and Energy-saving System With Multiple Stage Long Belt

LI Li-hong1,WANG Hong1*,wU Li-jun3

(1.Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024,China; 2. Xishan Coal-electricity Company Malan Coal Preparation Plant, Gujiao 030200, China)

【Abstract】At present, almost every belt conveyor of coal mining enterprises moves in constant velocity, whatever how much material it carriages. Therefore, it leads to a waste of electricity. For this case, this paper designs Speed Control and energy-saving system with multiple stage long belt. This system can adjust belt speed according to the belt conveyor of real-time traffic. It makes the traffic and belt speed optimization to match. Meanwhile, This paper describes the overall design concept of the energy-saving system on the basis of feasibility analysis and calculates the energy-saving effect reference to the international algorithm.

【Key words】belt conveyor;Speed Control;energy-saving

0 前 言

在国有大中型煤矿企业的生产中，需要大量使用皮带运输机（以下简称皮带机）来完成煤炭的输送。传统运输控制方法是中央控制器PLC通过变频器控制各条皮带机的启停顺序，当皮带机达到额定带速后，变频器失去对电动机的控制权，皮带机将按照设计带速恒速运行，造成空载、轻载等情况下电能的浪费。

针对上述情况，本文设计了多级皮带联合调速节能系统（以下简称节能系统），该节能系统主要应用于煤矿企业的多级（2级及2级以上）皮带机运输系统，实现运输系统的整体节能。本节能系统开发平台采用Microsoft Visual Basic 6.0，后台数据库采用SQL Serber2000；

控制器采用PLC（Programmable Logic Controller）, PLC以其环境适应性强、响应时间短、工作稳定，无故障时间长，抗干扰强、通讯易实现等性能成为工业控制的首选设备[1]；执行器采用变频器，变频器是一种涉及电力电子，控制和信息产业等领域的设备，加装在电动机之前，在改善电动机启动特性、降低电动机能耗等方面起着巨大作用。目前国内变频器市场上已有包括外资和内资在内的约140个品牌，绝大多数厂家生产的变频器都可以实现对电动机输入电压、输入频率、输入电流等的控制 [2] 。

1 系统设计

本节能系统结构图如图1所示，所需设备分为三大模块：检测装置、控制器、执行器。

（1）检测装置：皮带秤及称重仪表、速度传感器及速度检测仪表。

皮带秤，装在运输系统中第一条皮带下，通过分站与称重仪表相连，分站直接接收传感器信号，并做简单处理和信号加强，采用RS485或矿用电话线将信号传输到称重仪表中；称重仪表可放置在调度室附近的机房中，通过HUB与上位机相连，采用RJ45网口通讯，它以接收到的分站信号为基础，做数据处理，把瞬时流量Q、产量数据等保存在本地，接收到上位机取数指令后将对应数据上传。

速度传感器，装在运输系统中剩余的n-1条皮带下，用于测量对应皮带机带速，通过分站与速度检测仪表相连，分站直接接收传感器信号，将信号加强后采用RS485或矿用电话线将信号传输到速度检测仪表中；速度检测仪表与称重仪表均放置在调度室附近的机房中，通过HUB与上位机相连，采用RJ45

目前煤矿企业的皮带机普遍存在“大马拉小车”现象，即配套电机功率大于皮带机所需功率，而且皮带机长期运行在低于其额定负载的情况下，这就为节能提供了大量的空间。本为将通过以下分析得出节能的实现过程。

在皮带机运送物料的过程中，所有运动部件都会产生阻力，根据产生方式的不同，将阻力分为四种：基本阻力、倾斜阻力、特殊阻力、附加阻力。对于长距离带式输送机，附加阻力和特殊阻力要远远小于基本阻力和倾斜阻力。因此，输送机所需的牵引力可用下式进行计算:

参考文献：

[1] 范永胜,王岷.电气控制与PLC应用[M]. 北京：中国电力出版社,2007:55-120

[2] 姚锡禄.变频器控制技术入门与应用[M].北京：中国电力出版社,2009:15-28

[3] GB/T 12497-2006.《三相异步电动机经济运行》[S] .