李刚 杨玉章
山东能源重装集团鲁南装备制造有限公司 山东枣庄 277000
摘要：运输系统是否稳定、高效对矿井生产影响较大。目前大多数矿井运输大巷的带式固定输送机以及工作面的可伸缩式输送机通常都配备以异步电动机、变频器、减速器以及联轴器为主的组合装备，存在传动效率较低、传动链较长、电机能耗高、低可靠性、高噪音、设备维护困难以及液压油需定时更换等问题。因此，想要提高运输系统的运输能力，实现“大功率、长距离、高负载”，最重要的问题是解决动力模式、智能控制等一系列问题。采用的智能驱控系统，不但能解决传统运输模式的一些弊病，同时也提升了机械装备的技术含量，为今后矿井运输系统自动化和智能化打下了良好的基础。本文基于智能驱控系统在矿用带式输送机中的应用研究展开论述。
关键词：智能驱控系统；矿用带式输送机；应用研究
引言
带式输送机作为煤矿井下生产运输中的关键设备，因兼具长距离、大运量、连续性等诸多优点，成为实现煤炭有效外运不可或缺的重要环节。在传统的带式输送机作业控制中，多采用继电器-接触器控制系统，但这种控制方式在实际使用中存在效率低、稳定性差、运行成本高等不足之处，不适用于现代化大规模生产作业。有鉴于此，在带式输送机操控管理中引入PLC技术和组态技术，设计一种用于多条带式输送机控制的集中控制系统，从而实现对井下输送机的远程实时监控，提升井下运输作业的现代化水平。
1智能驱控系统的基本原理
带式输送机采用PVD智能驱控系统是为了以带式输送机机械特性及运输系统运行工况为研究目标，综合解决系统的动力来源、可控运行、智能控制等问题，实现复杂工况下输送系统的安全可靠稳定运行。PVD智能驱控系统包括永磁电机和配套变频器两部分，驱动模式采用永磁电机-负载模式。
2实现带式输送机远程集中控制的必要性
针对井下生产需求构建带式输送机远程集中控制系统的必要性在于：a)煤矿井下生产作业流程复杂多变，对各类生产技术的应用有着较高的要求，作业开展时存在诸多不安全因素；b)原煤运输过程涉及诸多生产设备，传统生产作业时必须依靠专业人员对这些设备进行实时监测，以确保设备始终保持良好的运行状态，这在一定程度上造成了额外的支出；c)煤矿井下传统带式输送作业存在产能偏低、生产矛盾凸显等不足，特别是部分生产设备未得到充分运用，存在一定不协调的问题[1-2]。鉴于此，需采用有效的技术手段解决上述问题，提升带式输送机的作业效率，而构建井下带式输送机远程集中控制系统就是一种行之有效的方法。
3系统功能
带式输送机凭借运输距离长、运输煤量大、运输时间长的优点成为煤矿井下煤料、物料的关键运输设备，并得到广泛应用。随着煤矿智能化、集约化控制技术的不断发展，带式输送机耗能较高、运行效率低下的缺点不断凸显。据统计，国有重点煤矿带式输送机的使用率低于６０％，生产效率更是不足５５％。因此，对煤矿井下带式输送机进行集中控制、智能管理，对降低煤矿用电耗能、提高煤矿生产效率具有重要的意义。国内外煤矿企业以及科研院所对带式输送机的智能管理展开了一系列研究，如德国、澳大利亚等国家针对带式输送机开发自动监控系统，对其带速、皮带张力、电机启停、运行时间等进行实时监控，并根据煤料的重量，实时调整带速，减少轻载、空载时间。
带式输送机智能管理系统的功能主要为：①整合数据资源，提高当前留存业务数据的整合能力，提高面向业务系统的对接能力，整合第三方平台或共享的业务数据。将主运输系统多个相关子信息系统统一接入、进行数据融合，实现对复杂生产系统的平台级智能管理。②全局集中控制信息展示，系统实施７×２４小时针对皮带进行全方位监测，包括单条／多条皮带通过系统界面跳转控制一键启停。皮带设备故障、人员违规等异常状况支持实时报警业务需求，通过可视化方式展示，支持报警信息、截存图像、监测数据回溯查询。可实时显示并分析主运输系统各类设备及保护的运行状态数据并提示报警及其类型信息，通过对人员信息数据、地理位置信息数据、故障类型等数据的综合分析，计算出距离报警事故地点最近的工作人员并将事故信息定向发送，从而大大减少巡检工作人员人数（智慧巡检功能）。
4永磁直驱系统双闭环矢量控制策略
带式输送机经常会处于重载启动状态，对启动转矩和启动时间要求较高。传统的直接启动异步电机驱动系统，启动电流即使达到额定电流6～7倍时，也只能产生0.8倍的额定转矩，因此常采用高启动转矩、双绕组电机等技术，并在减速器输入端加装液力耦合器以减轻异步电机启动时的转矩和电流冲击。而采用变频控制的驱动系统，在启动时尽管实现了变频软启动，但由于通用变频技术是无传感器控制技术，当频率较低时(3～5Hz以下，视变频器厂家不同而有所不同)的驱动性能较差，转矩不稳定，并伴随低频振动，电流也较大，不适用于低速重载启动的设备。因此，为了实现带式输送机的低速重载运行工况，带转子位置传感器的双闭环矢量控制策略，由于位置传感器的存在使永磁电机能实时监测与反馈电机转子的位置与转速。为了实现该控制策略，带式输送机的中间驱动滚筒以及头部驱动滚筒上的两套永磁电机智能驱动系统，均采用了由编码器做位置和速度反馈的永磁电机。在具体的控制策略上，该系统采用了带转子位置传感器的双闭环矢量控制算法和优化执行决策，可实时磁场校验、调节电动机运行，实现重载直接起动，并在动态变化负载情况下智能控制带式输送机动态运行。控制的外环为速度PI环，由位置及速度反馈和速度调节环节构成;内环为电流PI环，由输出电流(id与iq)反馈和电流调节环节构成。当系统运行发生瞬态变化，而系统通过双闭环调速后可迅速恢复其稳态工况。因此，双闭环矢量控制策略十分适用于矿山的重载以及负载变化运行工况。
结束语
可编程逻辑控制程序联合操控程序，可以实现对程序的聚集操控，可编程逻辑控制程序在矿用皮带式输送机使用后，皮带式输送机的作业效率稳固提高。安装警示设备之后，只要产生事故，设备可以及时传达出警示信号，第一次报警时能侦测设备状态，第二次报警时则应该直接暂停作业，进而避免矿业集团在作业过程中面临的损耗。在作业的时候，关于产生意外的状况，侦测程序可以播出区域所在位置，操作者可以实时对错误做出检查。可编程逻辑控制程序中央控制程序的应该为矿业集团壮大提供非常多的便利，对促进矿业集团壮大规模具有里程碑式的意义。皮带式输送机成为煤炭企业作业高效率推行的重要保障，采用高科技解决方案，达到对皮带式矿用输送机的远距离和统一操控系统的远距离集中操控，对于提高皮带式输送机工作效率，减少问题产生次数，降低作业投资都有着明显作用，是促成矿业集团科技化建设的必由之路，对矿业集团长期稳定提高经济效益具有重大的战略意义。
参考文献
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