刮板運輸機智能化控制系統探析

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摘要：以刮板運輸機智能化控制系統為對象開展探究。結合具體工程實際，對智能變頻控制系統硬件結構和優勢進行分析，并對變頻調速控制方案設計開展全面探究，希望能夠為其他礦井相似工程的開展提供借鑒和參考。

關鍵詞：礦井；刮板運輸機；智能控制；系統設計

中國煤礦井下生產作業中，刮板運輸機驅動多采用“減速裝置+液力耦合裝置+組合開關+電機”的方式，這種方式無法對作業時的采集裝置或電機運行溫度進行監測。此外，在使用中還存在啟動速度過快的情況，容易引起鏈輪、鏈條等磨損加劇；作業速度恒定，會造成不必要的電能浪費；張緊方式為液壓張緊，這種方式會使得張緊力保持恒定，當刮板停止運行后會使得其仍保持張緊狀態，從而容易造成刮板鏈變形。

1工程概述

A礦井下2103綜采作業面主采煤層為2#煤層，該煤層埋深均值為300m，煤層厚度均值3.2m，作業面回采長度1500m，傾向長度250m。為提升作業面綜采設備響應能力，設計運用智能變頻控制手段控制刮板運輸機運行。該作業面所用刮板運輸機型號為SGZ1000/2565，作業運輸量為3000t/h，配套電機功率為3×855kW。轉載機型號為SZZ1200/525，運輸量為3500t/h，配套電機功率為525kW。變頻裝置電源為2500kV·A。圖1所示即為配電線路連接示意圖。

2智能變頻控制系統分析

2.1驅動裝置硬件結構分析

刮板運輸機驅動裝置的構成主要分為監控系統和變頻控制系統兩部分，圖2所示即為其結構示意圖。作業時，刮板運輸機使用型號為BPJV-3×1250/3.3的變頻裝置進行動力供給，所用變頻裝置具備兩條相互獨立的供電回路，任一回路均可帶動1250kW以下的電機獨立運行，這使得刮板運輸機機頭和機尾電機既能聯合運行也能獨立運行，因此其控制可采用主-從方式，以有效確保不同電機運行的功率均衡。變頻裝置內部信息的傳輸選用CAN總線方式，以實現供電回路輸出的自動調整[1]。監控系統的構成組件主要包括地面服務器、操作箱（型號CXJ127S）、數據采集箱、煤量檢測裝置、張緊及振動感應裝置。其中，操作箱是整個井下監控系統的上位機，通過CAN總線方式與張緊控制器和數據采集器進行數據交換，同時還可借助礦井工業以太網與煤量檢測裝置進行數據交換[2]。

2.2智能變頻控制優勢分析

a)刮板鏈可隨運輸機運行自動張緊。智能變頻控制系統能夠在刮板運輸機啟動時，提前向張緊裝置發送控制指令，操縱刮板鏈預張緊并在完成張緊后及時啟動刮板運輸機運行。刮板運輸機停機時會先終止變頻裝置的電流輸出，隨后向張緊控制裝置發出操控指令，降低刮板鏈張緊程度。同時，作業期間張緊控制器會實時向操作箱發出刮板鏈運行狀態數據并通過液壓顯示屏顯示[3]。b)速度智能調控。配套的煤量檢測裝置能夠借助激光掃描裝置對運輸的煤量信息進行實時獲取，并借助工業以太網將相關信息傳遞至操作箱，運用控制箱內的PLC對煤量進行分析，同時結合采煤機位置信息、電機電流信息等，比照預先設定的邏輯控制程序，向變頻裝置發送指令，從而確保刮板運輸裝置始終保持最佳狀態[4]。圖3所示即為智能調速作業原理圖。

2.3驅動裝置運行監控

刮板運輸機機頭和機尾處各布設有一個數據箱，內部配設有溫度監測模塊，能夠借助安裝于刮板運輸機上的溫度傳感裝置，實時獲取電機及減速裝置運行時的溫度數據，并將獲得的模擬信號轉化為操作箱可識別的數字信號，以便及時掌控監測數據。同時操作箱通過對相關數據的整理可適時針對機頭或機尾驅動裝置開展保護[5]。

2.4驅動裝置故障監控

在電機下方基座中布設有振動感應器，以便于實時監測電機振動情況，并通過對監測所得的電機振動頻率、振幅等信息的整理，判定驅動裝置是否存在異常情況。一旦監測到存在異常情況，操作箱顯示屏會立即發出預警信息。

3變頻調速控制方案設計

3.1控制方案

在2103綜采作業面試采階段，為實現刮板運輸機的高效運行，提出以下3種操控方案，并借由對不同方案下刮板運輸機作業效率及電能消耗的比對確定最優方案。設計方案時設定了2個綜合分析指標，A代表刮板運輸機變頻調速指標，屬于采煤機牽引速度、位置及設備運行電流等參數的賦權值；B代表轉載機變頻調速指標，綜合轉載機轉矩、刮板運輸機運輸量等參數確定。不同優化方案如下：a)方案一。整合分析A和B兩個指標后，結合指標變化情況對刮板運輸機、轉載機進行單獨的變頻調速控制。b)方案二。先對A指標進行分析判定后，結合指標變化情況對刮板運輸機運行進行變頻調節。而轉載機始終保持高速持續運行狀態。c)方案三。綜合分析A和B兩個指標后，結合評判結果對刮板運輸機及轉載機運行速度進行動態調節。同時，對刮板運輸機和轉載機作業速度進行比對分析，一旦轉載機作業速度低于刮板運輸機，則將轉載機速度調節至刮板運輸機速度。當轉載機速度高于刮板運輸機速度時，則保持速度不變[6]。

3.2方案分析

結合現場實測，對3種方案的應用做出比對分析，采用方案一時由于分別對轉載機和刮板運輸機進行速度調節，轉載機作業存在調速滯后現象，無法及時與刮板運輸機同步調速，容易造成轉載機積煤過多；采用方案二時由于轉載機處于高速運行狀態，雖能夠避免轉載機出現煤量過多的現象，但無法結合轉載機負載變化進行設備調節；采用方案三則既能有效解決轉載機調速滯后現象，又能在確保轉載機速度和刮板運輸機速度相匹配的同時確保轉載機始終保持最大負載運行，從而確保能耗的最小化。

4結語

刮板運輸機作為礦井生產作業持續高效開展的關鍵性設備，確保其運行質量對提升礦井生產綜合效益有著不可替代的積極作用。礦井管理者必須高度重視相關問題，探索刮板運輸機智能控制系統，從而為礦井生產的全面高質量發展提供幫助。

作者:郭哲 單位:晉能控股煤業集團煤峪口礦綜采一隊