皮带运输机变频调速控制系统的改造与应用

王式平

山东山矿机械有限公司 山东 济宁 272000

引言

基于PLC技术对皮带运输机的电气控制系统进行变频改造,改造后皮带运输机实现了智能调速和远程故障监测,降低了检修难度和维修成本,提高了皮带输送机的运行安全稳定性,保障了正常生产秩序。

1 故障因素分析

皮带运输机存在原煤运输量不稳定、超负荷运行时常常发生堵煤、欠速、急停等故障。生产过程中操作人员能依据故障信号快速地明确故障原因并及时维修处理。设备其他部分电控系统均有运行状态的信号显示,而设备的保护操作没有明确的原因信号显示。设备技术人员虽能查找到运输机的停机原因,并进行相应的维修,但故障检测效率低,输送机的运行能耗高、工效低。

2 变频装置优势分析

a)能够更加有效地实现皮带运输机的软启动。实现皮带运输机缓慢启动的前提是确保电机启动缓慢,在这过程中,电机能够有效释放皮带内存储的能量,从而最大程度地规避运输机运输启停对皮带产生的冲击影响,避免胶带损坏,从而确保作业的连续性；b)有效降低皮带整体强度。通过变频装置进行皮带运输机的软启动,能够结合具体运行状况随意选取皮带运行启动时间,这种对启动时间的延长能够有效降低启动对皮带的冲击性,从而降低对皮带强度的需求,减小设备成本投入。此外,启动冲击力的降低也能够避免其对设备内部组件的不利影响,从而增加皮带运输机各组件寿命,进一步减少运行成本；c)通过变频装置对皮带运输机进行“一拖一”调控,能够有效确保多台电机驱动作业时的转矩平衡；d)具备检测功能。变频装置对设备运行速度调控是通过无极调速传动系统实现的,因此在空载作业时,能够在额定速度范围内适度降低运输速度,从而使皮带具备低速验带功效,提升检测维护的便利性；e)重载启动稳定性佳。通过变频驱动装置能够实现低频运动条件下2倍额定转矩的对外输出,这对于实现重载的平稳启动具有积极意义；f)拥有自动调速功能。受煤流感应装置的影响,变频装置能够结合皮带运输负载的实际大小对皮带运行速度进行智能自动调控,从而有效降低运输中的皮带损耗,最大化延长皮带运行寿命；g)节能降耗。对皮带运输机而言,其煤炭运输量会伴随开采速率的改变而发生变化。通过液力耦合装置实现软启动时,皮带运行速度不易调控。当负载偏小或空载作业时,皮带往往仍会保持高速运行,从而导致电能无端浪费。采取变频装置对电机进行驱动作业,能够结合具体皮带运输状况对皮带运输速度予以智能调控,从而实现速度随负载变化的改变,最大化节约运行能耗。

3 PLC变频技术改造方

3.1 控制系统设计方案 变频控制系统的改造,保留原控制系统的工作回路,重点对控制系统的接触线圈控制回路进行优化改造,优化改造后的系统示意如图1所示。可知,1号至4号继电器均安装在皮带机的机头控制箱内,转换开关、按钮、指示灯等分别安装于控制台上。系统改造后跑偏保护处于常开点位置,改造后3号指示灯和对应的3号继电器线圈连接,当设备跑偏时,常开点转为闭合状态,继电线圈与指示灯通电,指示灯亮。根据改造优化后的电控系统工作原理,设备处于机尾停止、急停、堵煤等保护的操作原因相同。通过设备控制台上显示的信号能清楚地看到停机原因,对设备检修及排障等提供了清晰的指示。同时优化后的控制回路在设备需要停机维修时,可直接将设备常开点转变为常闭点。

3.2 皮带输送机控制系统启动方式 皮带输送机的变频技术改造除了对控制回路优化,还对启动方式进行优化。优化后的电控系统使用施耐德电气公司生产的ATS48软启动器。设备启动时电流以一定速度上升至设定值,能避免电流升高对设备的冲击问题,增强了对电机的保护作用。同时优化后的软启动器具有控制启动条件功能,有效提升皮带运输机工效。

图1 工作回路示意图

3.3 联动控制优化 皮带运输机与其他原煤机械设备联合运转使用,当其他设备出现故障时,如果运输机仍处于运行状态时,皮带机会发生空载运行,降低输送机的使用功效。当皮带输送机处于故障状态时,如果其他设备仍然处于运行状态时,会使皮带上面堆积大量煤炭,造成安全隐患。因此需要对皮带运输机与破碎机等各设备之间进行联动控制,即当其他某一设备出现故障时,皮带运输机不能启动,并对其进行闭锁。当皮带运输机发生故障时,破碎机等其他设备不能启动,对其闭锁控制。

3.4 完善现场安全监管运行制度 在煤矿井下生产过程中,需建立健全各项制度,从而更好地确保煤矿安全监管工作的顺利进行。煤矿现场安全监管运行制度主要包括安全监管目标责任制、责任追究制、日常安全监管记录制、效绩奖惩制等。只有对相关制度体系进行不断补充和完善,才可更好地确保煤矿现场安全监管工作的顺利进行。各监管主体最好根据自身的监管权限做好自己的本职工作,驻矿安监员每月需超过15次下井检查,安监局分管领导需超过5次下井检查。同时,要按照要求做好日常安全监管记录工作,以便相关人员对其进行浏览和查看。此外,还需建立责任追究制,以更好地加强对煤矿现场安全监管工作的重视,有效避免安全事故的发生。

结语

皮带运输机作为企业生产活动中重要的运输工具,其影响着整个企业的生产活动效率,一旦出现故障,不但会阻碍日常生产的进行,而且还会带来巨大的经济损失,甚至可能威胁工作人员的安全。所以,要在延长皮带运输机的使用寿命、降低能耗、提升效率等问题上进行研究。变频技术在皮带运输机调速系统中的应用,可以控制运输速度,延长使用寿命,降低能源消耗,减少企业的设备成本。变频技术的使用可以帮助企业更好地响应节能环保的号召,使企业担负起社会责任。