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摘要：以刮板運輸機智能化控制系統(tǒng)為對象開展探究。結(jié)合具體工程實際，對智能變頻控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢進行分析，并對變頻調(diào)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(guān)鍵詞：礦井；刮板運輸機；智能控制；系統(tǒng)設計

中國煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)中，刮板運輸機驅(qū)動多采用“減速裝置+液力耦合裝置+組合開關(guān)+電機”的方式，這種方式無法對作業(yè)時的采集裝置或電機運行溫度進行監(jiān)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??；作業(yè)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(tài)，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(yè)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(yè)面回采長度1500m，傾向長度250m。為提升作業(yè)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(yè)面所用刮板運輸機型號為SGZ1000/2565，作業(yè)運輸量為3000t/h，配套電機功率為3×855kW。轉(zhuǎn)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(tǒng)分析

2.1驅(qū)動裝置硬件結(jié)構(gòu)分析

刮板運輸機驅(qū)動裝置的構(gòu)成主要分為監(jiān)控系統(tǒng)和變頻控制系統(tǒng)兩部分，圖2所示即為其結(jié)構(gòu)示意圖。作業(yè)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(lián)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(nèi)部信息的傳輸選用CAN總線方式，以實現(xiàn)供電回路輸出的自動調(diào)整[1]。監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成組件主要包括地面服務器、操作箱（型號CXJ127S）、數(shù)據(jù)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(jiān)控系統(tǒng)的上位機，通過CAN總線方式與張緊控制器和數(shù)據(jù)采集器進行數(shù)據(jù)交換，同時還可借助礦井工業(yè)以太網(wǎng)與煤量檢測裝置進行數(shù)據(jù)交換[2]。

2.2智能變頻控制優(yōu)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(tǒng)能夠在刮板運輸機啟動時，提前向張緊裝置發(fā)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(fā)出操控指令，降低刮板鏈張緊程度。同時，作業(yè)期間張緊控制器會實時向操作箱發(fā)出刮板鏈運行狀態(tài)數(shù)據(jù)并通過液壓顯示屏顯示[3]。b)速度智能調(diào)控。配套的煤量檢測裝置能夠借助激光掃描裝置對運輸?shù)拿毫啃畔⑦M行實時獲取，并借助工業(yè)以太網(wǎng)將相關(guān)信息傳遞至操作箱，運用控制箱內(nèi)的PLC對煤量進行分析，同時結(jié)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(fā)送指令，從而確保刮板運輸裝置始終保持最佳狀態(tài)[4]。圖3所示即為智能調(diào)速作業(yè)原理圖。

2.3驅(qū)動裝置運行監(jiān)控

刮板運輸機機頭和機尾處各布設有一個數(shù)據(jù)箱，內(nèi)部配設有溫度監(jiān)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(shù)據(jù)，并將獲得的模擬信號轉(zhuǎn)化為操作箱可識別的數(shù)字信號，以便及時掌控監(jiān)測數(shù)據(jù)。同時操作箱通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的整理可適時針對機頭或機尾驅(qū)動裝置開展保護[5]。

2.4驅(qū)動裝置故障監(jiān)控

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

3變頻調(diào)速控制方案設計

3.1控制方案

在2103綜采作業(yè)面試采階段，為實現(xiàn)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(yè)效率及電能消耗的比對確定最優(yōu)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(diào)速指標，屬于采煤機牽引速度、位置及設備運行電流等參數(shù)的賦權(quán)值；B代表轉(zhuǎn)載機變頻調(diào)速指標，綜合轉(zhuǎn)載機轉(zhuǎn)矩、刮板運輸機運輸量等參數(shù)確定。不同優(yōu)化方案如下：a)方案一。整合分析A和B兩個指標后，結(jié)合指標變化情況對刮板運輸機、轉(zhuǎn)載機進行單獨的變頻調(diào)速控制。b)方案二。先對A指標進行分析判定后，結(jié)合指標變化情況對刮板運輸機運行進行變頻調(diào)節(jié)。而轉(zhuǎn)載機始終保持高速持續(xù)運行狀態(tài)。c)方案三。綜合分析A和B兩個指標后，結(jié)合評判結(jié)果對刮板運輸機及轉(zhuǎn)載機運行速度進行動態(tài)調(diào)節(jié)。同時，對刮板運輸機和轉(zhuǎn)載機作業(yè)速度進行比對分析，一旦轉(zhuǎn)載機作業(yè)速度低于刮板運輸機，則將轉(zhuǎn)載機速度調(diào)節(jié)至刮板運輸機速度。當轉(zhuǎn)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(jié)合現(xiàn)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(zhuǎn)載機和刮板運輸機進行速度調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)載機作業(yè)存在調(diào)速滯后現(xiàn)象，無法及時與刮板運輸機同步調(diào)速，容易造成轉(zhuǎn)載機積煤過多；采用方案二時由于轉(zhuǎn)載機處于高速運行狀態(tài)，雖能夠避免轉(zhuǎn)載機出現(xiàn)煤量過多的現(xiàn)象，但無法結(jié)合轉(zhuǎn)載機負載變化進行設備調(diào)節(jié)；采用方案三則既能有效解決轉(zhuǎn)載機調(diào)速滯后現(xiàn)象，又能在確保轉(zhuǎn)載機速度和刮板運輸機速度相匹配的同時確保轉(zhuǎn)載機始終保持最大負載運行，從而確保能耗的最小化。

4結(jié)語

刮板運輸機作為礦井生產(chǎn)作業(yè)持續(xù)高效開展的關(guān)鍵性設備，確保其運行質(zhì)量對提升礦井生產(chǎn)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(guān)問題，探索刮板運輸機智能控制系統(tǒng)，從而為礦井生產(chǎn)的全面高質(zhì)量發(fā)展提供幫助。

作者:郭哲 單位:晉能控股煤業(yè)集團煤峪口礦綜采一隊