大型带式输送机的控制与分析

添加人：admin 发布时间：2015/12/16 14:18:46 来源：中国破碎机网

　　前言随着中国矿山业的发展和煤炭市场不断变好，我国近几年出现了一批特大型矿山，如神华集团的大柳塔煤矿，兖矿集团的东滩煤矿，还有晋城煤业集团公司的寺河煤矿等，在这些特大型矿井中大型长带式输送机不断出现，由于大型长带式输送机的负荷大、输送带长，对整个带式输送机的启动性能、张紧控制、沿线保护的要求都很高。现就通过对寺河矿东胶大巷带式输送机控制系统选型与控制原理作分析。
　　1带式输送机的主要技术参数驱动滚筒直径D=1000 500t/h；输送带带强a=2kN/mm；安装功率N=3x800kW，功率配比I：丨丨：丨丨丨=1：1：1.驱动方式采用机头、机尾两点驱动，即机头1台主电机，机尾1台主电机。
　　2控制系统选型2.1 PROMOS控制系统2.1.1系统特点主控系统选型为天津贝克公司生产的PROMOS控制系统，它的特点是可以适用于多种控制任务，性能好、可靠性高、适用性强、扩展性强，通过软件编程可灵活组成不同的控制模式，并可实现复杂的逻辑控制，寺河矿东胶大巷带式输送机控制正是利用了其这一特点。控制系统各部件采用总线型直插式插接件相连，安装和曰常维护工作非常便捷，即使在恶劣的井下工作面环境，也能使维护人员与安装人员对整个系统进行准确快速地安装和更换。系统本身带有独立的语音通讯系统，这样就使得在任何线路延伸的地方都可以进行语音通讯，方便维护人员之间信息交流，给安装与维护工作带来便利。系统自身所带的安全保护回路与控制回路相连使用，保证了系统控制的安全可靠。
　　2.1.2系统组成该系统由3套PROMOS控制系统和1台井上监控机组成，此3套控制系统主控制器分别位于带式输送机机头、机中、机尾，每套控制2200m输送带，井上监控机位于井下机电队监控室，每套控制系统配备有：烟雾、跑偏、速度、纵撕、堆煤、主电机温度、超温洒水等各类保护，并每隔100 m有1台拉线急停开关，每200 m有1台扩音电话，用于沿线通讯。井下3套控制系统主控制器和井上监控机由Linie总线连接组成1套大系统。
　　2.1.3系统控制原理系统上电后，主控制器首先对整个控制系统进行初始化设置：（1）主控制器对非智能部件进行巡检，主要是确定整个系统非智能部件的数量及状态，确定安全回路的具体状态，并进行记录。（2）主控制器对智能部件进行初始化设置，主要是根据用户程序对智能部件各输入输出接口进行设置，以确定每要注意的是主控制器和智能部件输入输出接口的定义和使用必须一致。
　　控制器同各部件之间的通讯方式为汇报式。当控制器完成上述初始化过程后即进入等待状态，如果某一部件状态发生变化后，即将自己的信息以报文的形式发送给控制器，控制器随即发出相应的控制指令，通过这种通讯方式保证了系统的反应速度和响应时间。
　　智能部件连接所有的传感器及被控设备，其主要作用是对输入输出数据进行预处理工作，将输入接口采集到数据转换为主控制器可接收的数据类型，发送给控制器，控制器处理后将控制命令按地址直接发送给智能部件，智能部件再通过输出接口将命令传达到执行部件，完成控制过程。
　　CST软启动系统软启动系统选型为美国DODGE公司CST软启动系统，其主要特点是起动平滑、适应载荷范围大、输出扭矩可变。
　　它的主体由减速器和控制部分组成，它的减速器是由多级齿轮减速器，加湿式离合器构成，控制部分采用液压控制。该系统的输出扭矩是由液压控制系统控制，它随着离合器上所加的液压压力而变化。这种系统结构主要是针对平滑起动运送大载荷长距离带式输送机而设计的。
　　由于带式输送机输送带采用机头、机尾两点驱动，所以该系统由3套CST（机头2套，机尾1套）和2台CST控制箱组成（机头、机尾硐室各1台），控制箱内核心部件为AB-PLC.每套CST由减速器、电液控制元件，油-空气热交换器，油泵组件和控制器构成。
　　CST是一种带有电液反馈控制软启动系统。该系统由电液控制组件、油泵、风扇、减速器构成。其中控制组件是由主控制器和电液控制部件组成，是CST的控制部分，主要作用是按照控制逻辑进行整个系统运行控制，包括启停车时PID的调节，启动完成后整个运行过程中的功率平衡调节以及各传感器状态的分析处理工作。减速器是CST的传动部分，也是CST的主体，它由多级齿轮减速器，加湿式离合器构成。电机通过联轴器带动CST输入轴转动，经齿轮传至行星轮系的3个太阳轮，3个太阳轮的转动驱动3个行星轮自转，3个行星轮的自转带动内齿圈转动，因输出轴与行星架为一体，此时输出轴不转。当压力控制阀增加压力时，离合器的主动摩擦片和内齿圈的从动摩擦片即相互作用，使内齿圈受力，此时行星轮在内齿圈上滚动，输出轴转动。由此可知，CST传输系统是通过电液反馈控制离合器压力，实现带式输送机可控软启动和软停车的目的。
　　2.3拉紧装置拉紧装置选用澳大利亚ACE公司生产的APW自动张紧绞车。其特点是能保证带式输送机在相对恒张力下运行。其主要由控制部分、绞车本体、张力传感器构成，为保证带式输送机在不同工况下，实现相对恒张力的运行，控制部分通过张力传感器测量的张力信号与程序设定张力值进行比较，并通过预先设计的控制逻辑进行实时调节张力，从而达到带式输送机的恒张力运行。
　　拉紧装置由绞车本体、电控箱、就地电控箱、液压控制箱、张力传感器、速度传感器等组成，电控箱内核心控制部件为AB-PLC.当带式输送机实测张力值低于程序设定张力值，且符合控制逻辑规定的时间和范围条件时，绞车电机启动，离合器啮合，制动器打开，绞车卷筒顺时针方向旋转向后拉动拉紧小车，当实测张力值达到程序设定张力值后，离合器脱开，制动器制动，拉紧小车保持不动。当带式输送机实测张力值高于程序设定张力值，且符合控制逻辑规定的时间和范围条件时，制动器将自动打开，拉紧绞车在输送带张力作用下向前移动，当实测张力值达到程序设定张力值后，制动器制动，拉紧小车保持不动。
　　当然这些工作的完成是根据张力传感器实测张力值与程序设定张力值的比较以及系列的控制运算后实现的。
　　33套系统配合特点及信号传输关系3.1配合特点PROMOS控制系统作为主控主要负责主电机的启动、停车以及给CST电控箱、APW绞车电控箱发出启动信号和给上煤点输出闭锁信号，并负责整条输送带的沿线各种保护、语音通讯、拉线急停。CST系统主要负责所有主电机的动力传动，并保证带式输送机平缓启动、停车以降低对输送带的动态冲击。APW绞车主要负责带式输送机启动、停车以及运行时输送带张力的调整以保证输送带张力稳定。
　　3.2信号传输关系PROMOS控制系统与CST控制系统之间信号CST启动信号（常开）当系统启车时闭合，允许CST启动。
　　障或保护动作时断开，CST收到此信号则快速卸压以保证带式输送机快速停车。
　　CST故障信号（常闭）当CST系统有故障断开，PROMOS收到此信号则急停带式输送机。
　　CST满速信号（常开）当带式输送机达到满速时闭合，PROMOS收到此信号后则闭合输送带沿线各上煤点处闭锁信号允许上煤，如果在启车后规定时间内未收到此信号，PROMOS则认为带式输送机打滑或断带，停止带式输送机运行。
　　PROMOS控制系统与APW绞车控制系统之间信号APW启动信号（常开）当系统启车时闭合，允绞车启动。
　　APW返回信号（常开）当输送带达到预定张力后闭合，如果在启车后规定时间内未收到此信号，PROMOS则停止带式输送机运行。
　　PROMOS控制系统与主电机高压磁力起动器之间信号PROMOS给高压磁力起动器的信号高压磁力起动器启动信号（常开）当系统启车时闭合，高压磁力起动器吸合。
　　高压磁力起动器给PROMOS的信号高压磁力起动器返回信号（常开）当高压磁力起动器吸合后闭合，如果在启车后规定时间内未收到3台高压磁力起动器中任1台此信号，PROMOS则急停带式输送机。
　　4整个系统控制原理启车当PROMOS系统确认输送带沿线急停、线路、各种保护无故障后发出起车预警信号（基础时间为10s，此时间现场可调整），向APW自动张紧绞车发出启动信号，待张紧绞车启动完毕并使输送机达到启动时所需预定张力后，APW绞车电控箱便向PROMOS系统发出“APW返回信号”，PROMOS系统收到此信号后，分别启动3台主电机，每台电机的启动时间间隔约10s（3~10s可调），此时电动机在空载状态下，CST离合器为脱开状态。当3台电机达到额定转速后，PROMOS再给CST发出启动信号并同时启动CST，CST开始加压，电机慢慢带载，带式输送机平缓启动，当带式输送机达到满速后CST给PROMOS发出“满速信号”PROMOS闭合输送带沿线各上煤点处闭锁信号允许上煤。
　　停车当运行过程中需要“正常停车”时，则PROMOS停止“CST启动信号”，CST减压，带式输送机平缓停车，随后PROMOS停止“高压磁力起动器启动信号”，主电机停机，同时停止“APW启动信号”，APW绞车停车。当系统有急停信号、保护动作或有严重故障时，则PROMOS停止“高压磁力起动器启动信号”，主电机停机，并同时向CST发出式输送机减速时间缩至最短，将事故影响缩至最小。
　　5结语通过对寺河东胶大巷输送机控制系统选型及控制原理的分析和实际运行情况，PROMOS控制系统、CST软启动系统与APW自动张紧绞车相配合对大型带式输送机的控制体现出其运行安全可靠、控制逻辑合理、维护方便等特点，是个对大型带式输送机控制值得推广和借鉴的控制思路。