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帶式輸送機調速系統的安全優化研究

文檔作者：左澤云文檔來源：晉能控股煤業集團宏泰礦山工程建設大同有限公司，		點擊數：	更新時間： 2025年10月03日
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上一篇：帶式輸送機節能控制策略的設計

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優化改造
2023年第6期 Mechanical Management and Development No.6, 2023
總第242期 機械管理開發 Total242
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2023.06.050
帶式輸送機調速系統的安全優化研究
左澤云
（晉能控股煤業集團宏泰礦山工程建設大同有限公司， 山西大同037003)
摘要：以某大型礦區帶式輸送機為研究對象，綜合分析了現有的布置方式與啟動方案所存在的問題，并詳細陳述
改進措施所應考慮的問題，提出了相應的改造方案。根據改進前后的對比數據可知，帶式輸送機調速系統的安全性
與節能性得到了改善，變頻器的使用效率也得到了提高，實現了帶式輸送機的自動化控制，且帶式輸送機電纜線路
及相關電器設備元件也得到了保護。
關鍵詞：帶式輸送機；調速；自動化控制
中圖分類號：TD528.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-773X(2023）06-0125-02
0引言
帶式輸送機是礦井生產中主要的運輸設備之一，
其主要負責井下相關礦物向外傳送的任務[1-2]。另外，
帶式輸送機也是礦區耗能較多、易發生安全事故的設
備，因此對帶式輸送機的調速系統進行安全性與節能
性改造具有十分重要的意義[3-4)。以某大型礦區帶式
輸送機為研究對象，綜合分析了其現有的布置方式與
啟動方案所存在的問題，并詳細陳述改進措施所應考
慮的問題，提出了相應的改造方案，并將方案應用到
了實際。根據改進前后的對比數據可知，改進后的調
速系統能夠實現自動化控制，帶式輸送機的整體性能
得到提高，方案改進效果良好，經濟效益可觀。
1工程背景
某大型煤業有限公司現場具有10部帶式輸送
機，其主要分布在主斜井（2部）、北部開采區（2部）、
外運巷道（1部）南部開采區（5部）。其中在南部開采
區的5部帶式輸送機的輸送帶傳遞速度為2.5m/s，運
輸量最大可達到600t/h，傳送帶的帶寬約為1.2m，且
其總長度可達6.25km，電機使用的總功率最大可達
到3540kW。
2 現存的問題
根據現場數據統計可知，帶式輸送機使用的總費
用占礦區總成本支出的比例較高。另外，根據帶式輸
送機的運行情況分析可知，導致其能耗高的主要原因
為：帶式輸送機的運輸線路較長，但電動機的功率轉
化效率較低，電動機經常在超負荷的工況下運行，且
其經常出現損壞的現象；帶式輸送機啟動時為逆著煤
流運動方向啟動，即由外部向內部逐漸開啟運行，這
就會導致外部的帶式輸送機會有較長的空載運行階
段，造成電力的損耗與浪費等嚴重的問題；帶式輸送
機的啟動方式為雙變頻器啟動，而在運行過程中主要
采用工頻運行，這就會導致大功率的浪費，且變頻器
無法充分利用；該礦區的帶式輸送機缺乏自動化的啟
動管理系統，設備在運行中具有較長的空載時間，以
等待滿足運輸條件，這就會導致電能的浪費與能源的
損耗。
綜合上述分析，該礦區現場所使用的啟動方式不
能夠實現真正的使用價值，這就會導致設備能耗過
高、節能效果較差、啟動不安全等問題，且在帶式輸送
機運行過程中無法實現對速度的實時監控，故應該提
出有效的改進方案。
3安安全控制系統的改造方案
在實現帶式輸送機調速控制系統的安全性與穩
定性時,其主要的問題存在于如何實現防爆箱內PLC
系統控制元件在使用期間的電流、電壓、頻率以及皮
帶的傳送速度等重要參數的收集、實時監控、運行反
饋、通信網絡的建立、主機保護及工業環網與交換機
的連接等。其中，還包括如何實現對帶式輸送機在運
行期間能夠智能調速，即狀態的實時監測[5],并能夠實
現對帶式輸送機最佳的頻率匹配狀態，以實現對變頻
器的充分運用，提高帶式輸送機整體的性能等。
針對該礦區南側的5部帶式輸送機的改造，其應
滿足在保證每一臺帶式輸送機原有功能不改變的前
提下，實現其調速系統安全與節能的控制。因此，在對
其調速系統進行改進時，增加了關于PLC控制的防
止爆炸控制箱、接地控制箱、防止爆炸的電源箱、物料
傳遞傳感器、設備的安全啟動與停止裝置，以及帶式
輸送機速度監控傳感器和連接電纜等相關的裝置與
必要設備。改進后的布置方式如下頁圖1和下頁圖2
所示。
根據圖1和圖2所描述的改進方式可知，其主要
是在井下帶式輸送機的上方安裝有料流傳感器，這就
實現了對輸送機皮帶上的煤量進行實時的監控，且該
裝置能夠實時采集數據并傳送到PLC控制系統終
端。當數據傳遞至控制系統之后，系統內部程序將會
對采集的數據進行實時分析，并根據內部程序的計算
收稿日期：2022-04-23
作者簡介：左澤云（1993一），男，山西大同人，本科，畢業于山西農業大學信息學院，助理工程師，研究方向為電氣工程。
（編輯：李俊慧）
·126· 第38卷
機械管理開發
jxglkfbjb@126.com
料流傳感器
南區二部膠
帶運行信號1號變頻器2號變頻器
南區二部膠帶防爆電源箱去集控保護裝置
來自饋
電異笑
南區一部膠帶M
速度傳感器M
圖1南部采區帶式輸送機變頻節能控制裝置安設示意圖
巷道頂
料流傳感器
000
膠帶機
圖2 帶式輸送機料流傳感器安設位置示意圖（單位：mm）
結果，對帶式輸送機的變頻裝置發出實時的指令。變
頻器接到來自于控制系統的指令后，會及時調整帶式
輸送機的傳遞速度，這就實現了帶式輸送機根據皮帶
上的煤量對傳動速度進行及時調控的功能，且調整的
過程中省去了人工干預，從而達到了帶式輸送機節能
與安全改造的目的。
4應應用效果分析
將所述改造方案應用于該礦區南部開采區后，根
據現場的反映情況可知，帶式輸送機的調速系統經過
安全性與節能性改造后，輸送機上所安裝的變頻器的
使用效率得到了極大的改善，能夠充分發揮其變頻調
速的功能，實現了帶式輸送機的自動化控制，增大了
輸送機的安全性與節能性；同時利用變頻器變頻調速
功能可以避免帶式輸送機長時間高速產生涌浪電壓
和電流，對帶式輸送機電纜線路及相關電器設備元件
起到保護作用。
另外，根據使用情況統計得到南部開采區改造前
表1 改造前后電機正常工作狀態下電流對比情況單位：A
電機第一臺第二臺第三臺第四臺第五臺
拖動
芳空載重載空載重載空載重載空載重載空載重載
優化140 250 100 140 90 120 80 110 80 100 前
優化啟 50 250 40 140 35 120 30 110 30 100
后部分電機正常工作狀態下電流對比情況數據如表
1所示。對比表1中數據可知,南部開采區的帶式輸
送機在重載和空載情況下實行節能運行時，可減少用
電負荷達到610kW，年節約用電量可達到3600000
kWh，年節約用電費用180余萬元，帶式輸送機調速
系統的節能與安全改進取得了良好的效果。
5紀結論
1)帶式輸送機的原調速系統無法實現對變頻器
的充分利用，且在運行過程中出現了能耗大、安全性
低，且不能對帶速進行實時控制，需要提出有效的改
進方案與技術。
2)采用改進方案后，帶式輸送機調速系統的安全
性與節能性得到了改善,變頻器的使用效率也得到了
提高，實現了帶式輸送機的自動化控制；同時利用變
頻器變頻調速功能可以避免帶式輸送機長時間高速
產生涌浪電壓和電流，對帶式輸送機電纜線路及相關
電器設備元件起到保護作用。
參考文獻
[1] 王傳奇.帶式輸送機驅動系統技術現狀及發展趨勢[J.現代制造
技術與裝備，2022,58（1）：37-39.
[2] 張德貴.皮帶輸送機能效優化分析[J].機械管理開發，202136
(12):243-244;247.
[3] 劉克松.礦井井下多級串聯帶式輸送機協調控制技術研究[J].
煤,2021,30(12):66-67;71.
[4] 侯永天.帶式輸送機監控系統研究與設計[D].沈陽：沈陽工業大
學，2021.
[5] 王飛.煤礦井下帶式輸送機智能控制系統研究[J].煤礦現代化，
2021,30(4):46-48.
Safety Optimization Study peed Control System ofBe
Zuo Zeyun
( Jinneng Holding Coal Group Hongtai Mining Engineering Construction Datong Co.,Ltd., Datong Shanxi
037003)
Abstract: Taking a large mine belt conveyor as the research object, the problems of the existing arrangement and starting scheme are
comprehensively analysed, and the problems to be considered for the improvement measures are stated in detail, and the corresponding
transformation scheme is proposed. According to the comparison data before and after the improvement, it can be seen that the safety and
energy saving of the belt conveyor speed control system has been improved, the efficiency of the inverter has also been improved, the
automatic control of the belt conveyor has been realised, and the belt conveyor cable line and related electrical equipment components have
also been protected.
Key words: belt conveyor; speed control; automatic control

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