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變頻節(jié)能技術在礦用帶式運輸機上的應用與研究

文檔作者：張冰峰鄭鎖珍文檔來源：山西省節(jié)能中心有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月21日
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引言
帶式運輸機作為煤礦的重要運輸設備袁目前正
在向著長距離堯大容量堯快速度的方向發(fā)展袁其良好
的穩(wěn)定性和可靠性在煤礦運營過程中發(fā)揮了非常重
要的作用[1]遙帶式運輸機在煤炭運輸過程中存在很
大的不均衡性袁不能保證煤量時時相同袁而不同運輸
煤量下電動機的效率是不相同的曰同時袁目前大部分
運輸機的運輸速度是恒定值袁即便是在輕載或者空
載情況下袁運輸機也將始終以額定功率進行運輸袁在
這種情況下袁電動機做功效率低袁致使大量電能被白
白損耗袁增加了企業(yè)的生產成本[2]遙帶式運輸機的電
能消耗在煤礦運營成本中一直占有較高的比重袁因
此袁對帶式運輸機進行節(jié)能改造遙
1 變頻調速節(jié)能控制系統(tǒng)整體方案設計
圖1 所示為帶式運輸機變頻調速節(jié)能控制系
統(tǒng)整體方案示意圖遙整個系統(tǒng)由地面調度中心堯井
下PLC 控制器堯變頻調速單元堯電子皮帶秤堯帶速
傳感器堯料位計堯帶式運輸機堯CA N 總線通信電路
等組成遙
其中袁地面調度中心包括上位機堯數(shù)據(jù)庫服務
器袁負責對運輸機的帶速堯煤量等信息進行實時在線
顯示袁同時具備數(shù)據(jù)存儲堯報表打印堯超限報警提示
等功能曰PLC 主控制器承擔承上啟下的功能袁負責接
收來自檢測單元的數(shù)據(jù)信息袁一方面進行智能分析
處理袁將其上傳給地面調度中心袁另一方面根據(jù)處理
結果輸出控制頻率來控制變頻調速單元調節(jié)速度堯
設備啟停等曰檢測單元由帶速傳感器堯電子皮帶秤堯
料位計組成袁負責對運輸機的帶速堯煤量信息進行監(jiān)
測袁傳輸給PLC 控制器袁檢測信息皆為模擬量信號袁
需要進行轉換才能送入PLC 模塊曰變頻調速單元是
執(zhí)行設備袁PLC 控制器按照預先設定的控制策略輸
出控制頻率袁變頻調速單元負責接收來自PLC 控制
器的頻率控制信號袁輸出對應的電壓驅動電動機運
轉袁從而實現(xiàn)帶式輸送機的各種調速功能遙
2 變頻調速節(jié)能技術具體原理分析
變頻調速節(jié)能控制系統(tǒng)主要是通過檢測單元對
帶速堯運輸煤量進行檢測袁經反饋對比輸出合適的控
制信號控制變頻調速單元袁由變頻調速單元驅動運
輸機電機來實現(xiàn)調速節(jié)能遙公式淵1冤為帶式運輸機交
流電動機的轉速表達式[3]院
n= 60f淵1-s冤
p .
式中院n 為電動機的同步轉速袁f 為電動機的電源頻
率袁s 為電動機轉差率袁p 為電動機定子繞組極對數(shù)遙
p 是電動機的固有屬性袁固定不變遙
根據(jù)公式淵1冤可以知道袁帶式運輸機電機的轉速
n 與其電源的工作頻率f 是成正比例關系的袁可以通
過改變電機的電源工作頻率f 來實現(xiàn)電機的調速遙
變頻節(jié)能技術在礦用帶式運輸機上的應用與研究
張冰峰袁鄭鎖珍
淵山西省節(jié)能中心有限公司袁山西太原030045冤
摘要院針對目前帶式運輸機存在效率低堯能耗大堯無法自動調速的問題袁提出一種基于PLC 的帶式運輸機變
頻調速節(jié)能自動控制系統(tǒng)袁并給出系統(tǒng)的整體方案院其硬件設計包括控制器堯電子皮帶秤堯帶速傳感器堯料位
計堯變頻調速單元袁軟件設計主要是PLC 控制程序的設計與開發(fā)遙目前該變頻調速系統(tǒng)已被應用到礦井帶式運
輸機上袁大大節(jié)省了能耗袁提高了自動化水平遙
關鍵詞院帶式運輸機變頻調速節(jié)能自動化應用價值
中圖分類號院TM 921.51 文獻標識碼院A 文章編號院1003-773X淵2020冤12-0204-02
收稿日期院2020- 08-08
第一作者簡介院張冰峰淵1986要冤袁男袁山西大同人袁本科袁畢業(yè)
于太原理工大學袁工程師袁從事工作為煤礦大型設備安全檢測
與節(jié)能服務遙
D O I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2020.12.087
總第212 期
2020 年第12期
機械管理開發(fā)
M ECH AN ICAL M AN AGEM ENT AND DEVELOPM EN T
Total 212
No.12袁2020
圖1 帶式運輸機變頻調速節(jié)能控制系統(tǒng)整體方案示意圖
地面調度中心
CA N 總線
S7-300
系列
變頻調 PLC
速單元
皮帶秤
帶速傳感器
料位計
檢測單元
自動化技術與設計
2020 年第12期
我國的額定工頻為50 H z袁那么通過PLC 控制
器控制變頻調速單元可為運輸機電機提供工作頻率
在0~50 H z范圍內變化的電源袁電機轉速可在此范
圍內自由調節(jié)袁具備很寬的調速范圍遙
3 硬件設備選型分析
PLC 在帶式運輸機變頻調速節(jié)能控制系統(tǒng)中實
現(xiàn)頻率控制堯時序控制堯邏輯控制和順序控制等功能遙
本文采用西門子公司的S7-300 系列PLC 作為
變頻調速系統(tǒng)的核心控制器袁變頻調速單元與PLC
控制器之間通過PR OFIBU S總線方式來進行數(shù)據(jù)傳
輸遙控制系統(tǒng)包括CPU 模塊315-2D P堯電源模塊
PS307堯通訊模塊CP343-1遙由于檢測單元皆為模擬
量信號袁故采用模擬量輸入模塊SM 331遙
電子皮帶秤主要負責對運輸煤量進行檢測袁將
其安裝在帶式輸送機上距離機頭500 m 處遙本文采
用ICS-X B 型井下電子皮帶秤計量系統(tǒng)袁該檢測系
統(tǒng)計量精度高堯功能強大堯污染小袁符合煤礦對設備
性能的要求遙當煤炭從秤體通過時袁煤炭的重量會通
過皮帶與稱重托輥作用于稱重傳感器袁最終將檢測
出的重量信號通過PLC 控制器上傳給地面上位機袁
重量信號皆為瞬時煤量值遙
帶速傳感器負責測量皮帶的運輸速度袁用于實現(xiàn)
速度信息反饋袁為速度調節(jié)提供支持袁同時實現(xiàn)低速打
滑堯超速等保護功能遙將其安裝在下側皮帶與其緊密接
觸遙帶速傳感器選用H Q -SD40JW 型速度傳感器遙
料位計負責測量煤倉內原煤的儲量袁通過非接
觸方式對煤倉中原煤高度變化進行實時連續(xù)檢測袁
系統(tǒng)采用NIVELCO 一體式超聲波料位計遙
變頻調速單元作為執(zhí)行輸出設備袁考慮到安全
性堯經濟性及可靠性袁系統(tǒng)選德國A BB 公司ACS800
變頻器作為驅動變頻調速單元袁具體型號為
ACS800-07袁為高- 高結構袁實際參數(shù)為額定電流
160 A袁可承載負載為2 800 kW 以內遙變頻器采用直
接轉矩控制方式淵D TC冤袁并通過主從控制方式來驅
動帶式運輸機袁采用一拖一的配置方式袁由兩臺變頻
器同步驅動袁主從變頻器之間通過光纖通信方式進
行控制信號傳輸袁PLC 控制器傳來的控制信號只需
作用在主變頻器即可袁主變頻器通過光纜將從變頻
器的控制信號傳送過來遙而變頻器帶有PR OFIBUS/
M O DBU S485 通訊接口袁用于與PLC 控制器實現(xiàn)雙
向數(shù)據(jù)傳輸袁變頻器將自身功率因數(shù)堯輸出頻率堯輸
出電壓等參數(shù)傳輸給至PLC袁PLC 將頻率控制信號
傳輸給主變頻器[4]遙
4 PLC控制程序設計
采用編程工具STEP7 對PLC 控制器進行程序
開發(fā)袁編程方式為梯形圖方式遙為提高程序執(zhí)行效
率袁簡化開發(fā)過程袁采用模塊化設計思路袁由主程序
來調用子程序進行控制遙PLC 控制程序由主程序堯軟
啟動控制子程序堯帶速測量子程序堯煤量測量子程
序堯變頻調速子程序堯功率平衡子程序堯緊急停車子
程序堯故障預警子程序堯故障保護子程序等組成遙其
中軟啟動控制子程序堯變頻調速子程序堯功率平衡子
程序堯緊急停車子程序等是針對變頻器開發(fā)的遙圖2
所示為控制系統(tǒng)的主程序流程框圖遙
5 節(jié)能效果分析與總結
經過改造后袁該變頻調速節(jié)能控制系統(tǒng)已經應
用到本部礦井的帶式運輸機上袁取得了很好的節(jié)能
效果遙改造之前袁帶式運輸機一直以恒定速度進行工
作袁故每時每刻消耗的功率都是一樣的袁皆為額定功
率遙經統(tǒng)計袁改造前年消耗電量約為3 428 000 kW窯h袁
改造后袁運輸機帶速由實時運量來給定袁年消耗電量
約為1 945 600 kW窯h袁經計算袁采用變頻調速控制系
統(tǒng)后袁年用電量比改造前降低了約1 482 400 kW窯h袁
節(jié)能效率達到了約43.2% 袁效果十分明顯遙
參考文獻
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礦機電袁2016淵4冤院45-48.
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[4] 李理袁王賡袁董園.ACS800 變頻器在鑄造起重機主起升機構的
應用[J].鞍鋼技術袁2018淵1冤院66-69.
淵編輯院王瑾冤
圖2 主程序流程框圖
開始
系統(tǒng)初始化
保護是否正常鑰
運輸機正常啟動
延時
帶速堯煤量監(jiān)測
是否需要調速鑰
按照預設策略進行調整計算
進行調速
結束
是
否
以額定速度運行
是
否
故障報警開啟保護
淵下轉第218頁冤
張冰峰袁等院變頻節(jié)能技術在礦用帶式運輸機上的應用與研究 窯205窯
機械管理開發(fā) 第 35 卷
jxglkfbjb@ 126.com
并根據(jù)實時監(jiān)測結果對運行狀態(tài)進行控制袁以保證
選煤廠的整體運輸能力遙
參考文獻
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淵編輯院王慧芳冤
Design of Inspection Device and Monitoring System of Conveyor Belt
in Coal Preparation Plant
Li Xinjian
淵Ximing Coal Preparation Plant, Taiyuan Shanxi 030053冤
Abstract: In view of the faults of belt conveyor in actual transportation, such as broken belt, running deviation,
skidding,tearing and so on,a patrolinspection device is designed to selectthe m ain structure,driving system and key
com ponents in the inspection system respectively, and a set of control flow is designed according to the task of the
patrolinspection device,which lays a foundation forsolving the deviation faultofbeltconveyor.
Key words: beltconveyor;deviation;inspection device;uppercom puter;m onitoring system
Application and Research of Frequency Conversion Energy Saving
Technology in Mine Belt Transport
Zhang Bingfeng, Zheng Suozhen
淵Shanxi Energy Conservation Center Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 030045冤
Abstract: This paper presents an autom atic controlsystem of frequency conversion speed regulation based on PLC.
then the controller,electronic beltscale,speed sensor,levelgauge and frequency conversion speed regulation unitare
selected on hardware, the PLC control program is designed and developed on software, At present, the frequency
conversion speed regulation system has been applied to m ine beltconveyor,which greatly saves energy consum ption,
im proves autom ation level.
Key words: beltconveyor;frequency conversion speed regulation;energy saving;autom ation;application value
淵上接第205頁冤
Study on Automatic Drainage System of the Pump House in
Underground Pan District
Zhao Tong
淵Machine Manufacturing Division of Shanxi Coal Group Coal, Jincheng Shanxi 048000冤
Abstract: This paper analyzes the present situation of drainage system in Zhaozhuang M ine, and puts forward the
scheme of applying autom atic drainage system of pump disk area is put forward. Through the autom atic drainage
transform ation ofthe pum p room in the disk area,the visualreal-tim e rem ote m onitoring ofthe equipm entis realized.
Atthe sam e tim e,the explosion-proofrobotis used to collectaudio and video and tem perature instead ofthe inspector
in the pum p room inspection,so as to achieve the purpose ofunattended.
Key words: drainage system ;autom ation;m ine
淵上接第211頁冤
窯218窯

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