变频调速驱动控制系统在矿用带式输送机节能技术中的应用研究
魏永辉
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魏永辉,. 变频调速驱动控制系统在矿用带式输送机节能技术中的应用研究[J]. 电气学报,2021.3. DOI:10.12721/ccn.2021.157020.
摘要: 带式输送机是矿山开采工程中常用的机械设备,为加强对设备的控制,实现能源的节约,应在设备上安装变频调速控制系统。本文就变频调速驱动控制系统在矿用带式输送机节能技术中的应用进行探究,详细地阐述变频调速控制系统在设备节能方面的具体应用,旨在降低资源开采过程中的成本,促进对能源的节约。
关键词: 变频调速驱动控制系统;带式传送机;节能技术
DOI:10.12721/ccn.2021.157020
基金资助:

矿物资源在进行运输时需要使用带式传送机,矿产资源传输过程中可能会存在矿物重量不平均的现象,甚至存在空载的现象,这对能源造成极大的浪费。为加强对能源的节约,在带式输送机的应用过程中应根据货物的重量对其速度进行科学合理的控制,在空载或者轻载时,可以将速度减慢,减少能源消耗,进而达到对能源的节约。

1变频调速驱动控制系统

想要根据重量的变化对输送机的速度进行控制,应在传送履带上设计重量感应器和信号转换器等基础设施,对煤矿量进行检测,将重力的信号转化为电信号,传输到智能控制系统中,根据电信号的变化,利用相关的智能程序和算法等来对机械设备的运送速度进行合理的调整,实现轻载时速度降低,载重量增加时速度提高,达到对带式传送机的控制,进而实现通过改变速度的驱动控制方式来达到节能的目的[1]

为保证带式传送机的功能,应对其硬件进行改造,在传送带上设置速度的调控装置,使其能够通过人工调整或者智能程序信号控制的方式来对速度进行合理的控制。在设备的履带上安装重量探测器和速度感应器,使其能够自动对煤矿的重量和运输的速度进行测量,并将该信号上传到变频器的程序中,在速度控制系统中,通过执行单元对设备进行控制。

2程序设计

2.1设置主程序

想要满足根据重量来对设备的速度进行控制,首先应设计相应的变频调速驱动程序,使其能够根据传送带的信号传感器进行反馈,根据信号进行分析,在逻辑程序的控制下根据分析的结果将处理结果的信号输出,对程序进行控制,进而实现加速、减速、刹车等变化。

主程序的设置过程中,确保其各个子程序的功能保持在正常的工作状态。设置PLC控制程序,对电子信号的输入量进行确定,使用固定的模糊控制值进行合理的控制。常见的控制程序中一般使用电信号,煤矿在开采完毕后,将其运送到传送带上,但其重量不固定,通过信号传输或者信号采集的装置,对控制器的实际运输量进行数据的采集,再进行电信号的转换,得到最终的输入信号,在输入量的确定过程中,使已设定的速度偏差一级,构成在合理范围内的偏差,形成模糊语言。将电信号的变化过程构成输入的装置,在一个信号输入后能够得到两个信号,输出后对设备进行控制。

在输入量确定后应对变量进行赋值,变量赋值主要是为了确保程序的灵敏性,其变化取决于相关的计算函数来进行调整,进而对速度系统进行控制。带式输送机的节能调节需要有一定的规律,根据模糊判断,对信号的传输进行调整,使数值在范围内得到控制,保证数据正确的同时,确保模糊数据的形成不受影响,以便后续的反模糊化能够得到正确的调整信号。

2.2子程序的设定

首先是预警子程序,传送设备的预警项目主要包括:对机械的自动检测、对速度调节器的检测、对制动器的功能检查,以及相关的辅助项目的检测[2]。在设备作业的过程中,将能够根据变频器来对整个系统进行命令,使其按照一定的顺序进行自检程序,确保设备的功能情况正常。在自检完毕后,可以释放相应的信号,启动变频器进行工作,对相关的数据进行分析和调整。

其次是测量子程序,其主要对传送带中煤矿重量进行测量,获得相应的信号,包括机械设备的运转速度和煤矿重量的信号,将数据传入到智能数据处理器后,与数据库中的数据进行对比,分析速度变化的需求是否能够被满足,如果能够满足对速度的调整需求,可以将信号传输到控制程序,如果无法调整,则将数据返回不予传输。

再次,功率平衡子程序的设置。该程序是为了保证设备在运转过程中能够在额定的功率下运行,避免设备负荷过大,产生实质性的损害。对设备的电机进行规范数值设定,在速度过快时,其功率较大,对设备的机械部分造成磨损和影响,设定固定功率后,能够在超过额定数据后对电机转速进行调控。

最后,调速子程序,其主要是通过信号来对速度进行调整。对传送带的输入的煤矿量信号和运转速度的信号进行智能分析匹配,根据数据库内的数据进行对比分析,了解该重量信号的前提下,速度是否符合程序规则,并根据其实际速度进行加速或减速的调整,使速度和功率保持在合理的范围内。通过速度调节,能够在轻载时调低速度,在载重变大时提高速度。

3节能系统的设计原则和应用

3.1节能系统设置

在传输带运行的过程中,其消耗的能量受煤矿运输量影响,煤矿量越大,其需要的电流越多,功耗也不断增加,因此需要缩短其实际的运输时间,降低总耗能,同时速度越高其能耗的量也有一定程度的增加,在空载时,其能源消耗量与标准重量的煤矿运输能耗量相同,为减少其实际的能源消耗,应在空载或者煤矿重量不达到速度对应的重量标准时,降低速度,减少能量消耗,在煤矿重量增加时,根据重量来对速度进行计算,在合理的范围内提升速度,减少能源的消耗量,达到节能的效果。

在设置程序时,如果煤矿的重量变化范围较小,根据其信号对速度的调整则会较为频繁,此时,可以根据模糊值设置或者煤矿的平均运输量来规定一定的范围,进而根据范围来对速度变频器进行调整。对范围内的最大值和最小值进行计算,将其功耗与节能的标准数据库进行对比,若数据符合标准,可以在调节的过程中,根据重量范围内的速度的最小值,来进行节能程序的设置。

3.2传输带节能模型

为使节能效果达到最佳状态,可以根据传输带的运行和煤矿重量的实际数值来设置节能模型。为了避免对正常的传输作业产生影响,利用对煤矿流量的平均值和相关的模型技术,创建传输带和节能模型,以得到最后的模型,以其为设计对照对传输设备进行节能改造。在改造的过程中,对传输带的头部和尾部安装感应器,对电流值、速度和功耗等进行信号的采集。通过专业的算法,将速度传感器和皮带秤以及功率的收集模块的数据进行计算,将其传送到设置的模型中,根据输入层和输出层的数据来对性能指标和速度执行梯度进行设置和调整,使其中存在的误差达到最小化,同时保证输出量符合预定值,在经过模型稳定度调试后,可以将该模型应用在实际的煤矿运输带的变频调速控制系统中,实现能源消耗的降低。

3.3节能测试工作

在对设备进行节能效果测试时,首先将煤矿的运送流量设置为固定值Q,通过变频器来进行调节,对发动机的能源消耗进行控制,将传输带的速度作为变量,对其进行调节,从最小速度逐渐增加到最大速度,在煤矿量固定的情况下,能够得到功率的消耗值P,根据数值可以建立相关的函数模型,得到在煤矿量固定时,其功耗最小的情况下传输带数值。

在煤矿生产的过程中,运输的煤矿量不固定,因此其最小功耗速度也发生变化,根据变频器来对煤矿量进行分析,进而得到速度值并进行调节,达到节能的目的。

结论:综上所述,通过对带式传输机的变频调速驱动控制方式来达到节能的效果,能够降低煤矿运输过程中的能源消耗,在变频技术和相关逻辑程序控制等技术的集合下,能够根据煤矿的运输量对传输机的速度进行调整,使其能够达到最小的能源消耗量,进而达到节能效果。

参考文献:

[1]贾勇.基于变频调速的煤矿带式输送机节能控制方法[J].建筑工程技术与设计,2018,000(018):2326.

[2]谢志勇.煤矿带式输送机多机驱动功率平衡控制系统研究[J].机电工程技术,2019,48(02):32-33.

作者简介:名字:魏永辉,性别:男,出生年月日:19860928,单位:伊犁职业技术学院,学历:本科,职称:讲师,研究方向:机电一体化,籍贯:新疆额敏县

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