CN108569514A - 长距离高速胶带输送装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种长距离高速胶带输送装置，包括：头部滚筒、尾部滚筒，头部驱动电机、头部变频器、尾部驱动电机、尾部变频器和胶带，所述胶带绕在所述头部滚筒和所述尾部滚筒上形成循环闭合输送环，所述头部驱动电机在所述头部变频器的控制下，驱动所述头部滚筒运行，从而带动胶带移动；所述尾部驱动电机在所述尾部变频器的控制下，驱动所述尾部滚筒运行，从而带动胶带移动。本发明提供的长距离高速胶带输送装置，利用头部变频器和尾部变频器分别对头部滚筒和尾部滚筒进行控制，头部变频器和尾部变频器采用S型曲线进行平稳加速，使胶带的不匀张力得以释放，达到平稳起动，并有效缓解长距离胶带的张力分配不均的现象。

Description

长距离高速胶带输送装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及工业输送机技术领域，尤其涉及一种长距离高速胶带输送装置及其控制方法。

背景技术

长距离高速胶带输送机作为连输性、远距离、大跨距物料输送设备在各种矿山、码头、钢厂、电厂都有比较广泛的应用。

每个长距离高速胶带输送机都可看作一个独立的柔粘性力学系统，在胶带输送机的起动加速、定速运行、停车减速以及张力变化过程中呈现出比较复杂的运动学特征。同时由于长距离高速胶带输送机大都采用多滚筒多电机驱动方式，受各种因素的影响，容易导致各电机的实际功率分配发生较大的偏离，造成了各驱动电机功率负载不平衡，严重时会使某台驱动电机超载运行甚至损坏，严重影响正常生产。另外长距离高速胶带输送机在高速运行时，由于滚筒积料与设备损伤老化等原因容易造成胶带打滑与摩擦过热，影响胶带正常运行并损害胶带机本身造成安全事故。

因此，亟需一种新的长距离高速胶带输送机装置或控制方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种长距离高速胶带输送装置及其控制方法，用以解决现有技术中的长距离高速胶带输送机在高速运行时，易造成胶带打滑与摩擦过热，影响胶带正常运行的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明一方面提供一种长距离高速胶带输送装置，包括：头部滚筒、尾部滚筒，头部驱动电机、头部变频器、尾部驱动电机、尾部变频器和胶带，所述胶带绕在所述头部滚筒和所述尾部滚筒上形成循环闭合输送环，所述头部驱动电机在所述头部变频器的控制下，驱动所述头部滚筒运行，从而带动胶带移动；

所述尾部驱动电机在所述尾部变频器的控制下，驱动所述尾部滚筒运行，从而带动胶带移动；

所述头部变频器控制所述头部驱动电机包括：从0到第一时间点的时间段内，所述头部变频器控制所述头部驱动电机均匀加速启动，以使得所述头部驱动电机的速度从零加速至第一速度；从第一时间点到第二时间点的时间段内，所述头部变频器控制所述头部驱动电机以第一速度均匀运行；从第二时间点到第三时间点的时间段内，所述头部变频器控制所述头部驱动电机均匀加速启动，以使得所述头部驱动电机的速度从第一速度加速到第二速度；

所述尾部变频器控制所述尾部驱动电机包括：从第一时间点到第二时间点的时间段内，所述尾部变频器控制所述尾部驱动电机均匀加速启动，以使得所述尾部驱动电机的速度从零加速至第一速度；从第二时间点到第三时间点的时间段内，所述尾部变频器控制所述尾部驱动电机均匀加速启动，以使得所述尾部驱动电机的速度从第一速度加速到第二速度。

进一步的，上述装置还包括控制器、设置在头部滚筒上的第一滚筒速度检测子装置和设置在尾部滚筒上的第二滚筒速度检测子装置，第一滚筒速度检测子装置和第二滚筒速度检测子装置分别采集头部滚筒和尾部滚筒的角速度，所述控制器与所述头部变频器、所述尾部变频器、第一滚筒速度检测子装置和第二滚筒速度检测子装置连接，用于接收第一滚筒速度检测子装置和第二滚筒速度检测子装置分别采集的角速度，并计算转动惯量，当转动惯量超过惯量预设阈值时，控制器对所述头部变频器和所述尾部变频器进行控制，以使其停止运行。

进一步的，上述装置还包括用于对头部滚筒或/和尾部滚筒的积料厚度进行实时检测的激光检测子装置，所述激光检测子装置与所述控制器连接，当激光检测子装置采集到的积料厚度大于积料预设阈值时，控制器对所述头部变频器和所述尾部变频器进行控制，以使其停止运行。

进一步的，上述装置还包括用于测量头部滚筒或尾部滚筒速度的第一测速子装置和用于测量胶带移动速度的第二测速子装置，所述第一测速子装置和所述第二测速子装置还与所述控制器连接，所述控制器分别接收所述第一测速子装置采集的第一测速值和所述第二测速子装置采集的第二测速值，若第一测速值与第二测速值之差大于差值预设阈值时，控制器对所述头部变频器和所述尾部变频器进行控制，以使其停止运行。

进一步的，上述装置还包括用于测量头部滚筒或/和尾部滚筒表面温度的红外温度检测子装置，所述红外温度检测子装置还与控制器连接，当控制器接收到的红外温度检测子装置采集的温度超过正常值时，控制器对所述头部变频器和所述尾部变频器进行控制，以使其停止运行。

进一步的，所述第一测速子装置和所述第二测速子装置采用红外或激光测速仪。

进一步的，上述装置还包括与所述控制器连接的报警子装置。

本发明提供的长距离高速胶带输送装置，利用头部变频器和尾部变频器分别对头部滚筒和尾部滚筒进行控制，头部变频器和尾部变频器采用S型曲线进行平稳加速，使胶带的不匀张力得以释放，达到平稳起动，并有效缓解长距离胶带的张力分配不均的现象。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明实施例提供的长距离高速胶带输送装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的头部变频器或尾部变频器的速度控制曲线示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的长距离高速胶带输送装置的结构示意图，如图1，本实施例提供一种长距离高速胶带输送装置，包括：头部滚筒1、尾部滚筒2，头部驱动电机(图中未示出)、头部变频器(图中未示出)、尾部驱动电机(图中未示出)、尾部变频器(图中未示出)和胶带3，胶带3绕在头部滚筒1和尾部滚筒2上形成循环闭合输送环，头部驱动电机在头部变频器的控制下，驱动头部滚筒1运行，从而带动胶带3移动；尾部驱动电机在尾部变频器的控制下，驱动尾部滚筒2运行，从而带动胶带3移动。

头部变频器控制头部驱动电机包括：从0到第一时间点的时间段内，头部变频器控制头部驱动电机均匀加速启动，以使得头部驱动电机的速度从零加速至第一速度；从第一时间点到第二时间点的时间段内，头部变频器控制头部驱动电机以第一速度均匀运行；从第二时间点到第三时间点的时间段内，头部变频器控制头部驱动电机均匀加速启动，以使得头部驱动电机的速度从第一速度加速到第二速度；

尾部变频器控制尾部驱动电机包括：从第一时间点到第二时间点的时间段内，尾部变频器控制尾部驱动电机均匀加速启动，以使得尾部驱动电机的速度从零加速至第一速度；从第二时间点到第三时间点的时间段内，尾部变频器控制尾部驱动电机均匀加速启动，以使得尾部驱动电机的速度从第一速度加速到第二速度。

具体的，头部变频器控制头部驱动电机的方式可与尾部变频器控制尾部驱动电机的方式对调，在此不做限定。如图2所示为本发明实施例提供的头部变频器或尾部变频器的速度控制曲线示意图。

图2中，从0到t1为电机均匀加速启动阶段，这个时间可根据胶带3整体长度与前后级驱动电机(即头部驱动电机和尾部驱动电机)之间胶带3长度设定。t1到t2为头部驱动电机以v1低速稳定运行阶段，这个过程是头部驱动电机等待尾部驱动电机启动速度达到v1的过程。t2到t3为整个胶带3的驱动电机速度从v1加速到v2的提升过程。在0到t3整个启动过程中，胶带3输送装置各驱动电机按照变频器设置的S型曲线进行平稳加速，使胶带3的不匀张力得以释放，达到平稳起动，并有效缓解长距离胶带3的张力分配不均的现象。

t4到t5为反S型速度曲线给定，在此过程中胶带输送装置各驱动电机根据变频器给定的速度平稳减速。从t5到t6是各驱动电机自由停机过程，在此过程中配合制动器联合制动使胶带输送装置最终平稳停机。

本实施例中的长距离高速胶带输送装置，利用头部变频器和尾部变频器分别对头部滚筒1和尾部滚筒2进行控制，头部变频器和尾部变频器采用S型曲线进行平稳加速，使胶带3的不匀张力得以释放，达到平稳起动，并有效缓解长距离胶带3的张力分配不均的现象。同时，当某台变频器进行维护或出现故障时，通过各变频器间的控制联锁，重新自动分配各电机驱动的功率、负载以及启停关系，以确保胶带输送装置仍能在降负荷情况下工作。

在本发明一个具体实施例中，上述装置还包括控制器、设置在头部滚筒1上的第一滚筒速度检测子装置(图中未示出)和设置在尾部滚筒2上的第二滚筒速度检测子装置(图中未示出)，第一滚筒速度检测子装置和第二滚筒速度检测子装置分别采集头部滚筒1和尾部滚筒2的角速度，控制器与头部变频器、尾部变频器、第一滚筒速度检测子装置和第二滚筒速度检测子装置连接，用于接收第一滚筒速度检测子装置和第二滚筒速度检测子装置分别采集的角速度，并计算转动惯量，当转动惯量超过惯量预设阈值时，控制器对头部变频器和尾部变频器进行控制，以使其停止运行。

具体的，滚筒转动惯量保护是防止在高速运行时出现转动惯量过大而造成滚筒联结轴的断裂损坏的情况。其采取的方式是根据J＝(Tm1-Tm2)/分别实时测量采集力矩Tm1、Tm2与角速度来计算得出实时的转动惯量J，通过变频器本身的控制量采集驱动力矩Tm1、Tm2，同时在传动轴上安装增量型编码器或在滚筒上安装滚筒速度检测装置采集角速度在区分胶带3运行工况(启动、运行、停机等。)的情况下，当运行过程中当转动惯量超过惯量预设阈值时将执行报警或停机保护。

在本发明一个具体实施例中，上述装置还包括用于对头部滚筒1或/和尾部滚筒2的积料厚度进行实时检测的激光检测子装置4，激光检测子装置4与控制器(图中未示出)连接，当激光检测子装置4采集到的积料厚度大于积料预设阈值时，控制器对头部变频器和尾部变频器进行控制，以使其停止运行。通过采用激光检测子装置4对滚筒积料厚度进行实时检测，当积料达到积料预设阈值时报警或停机，以保证滚筒转动惯量。

在本发明一个具体实施例中，上述装置还包括用于测量头部滚筒1或尾部滚筒2速度的第一测速子装置5和用于测量胶带3移动速度的第二测速子装置6，第一测速子装置5和第二测速子装置6还与控制器连接，控制器分别接收第一测速子装置5采集的第一测速值和第二测速子装置6采集的第二测速值，若第一测速值与第二测速值之差大于差值预设阈值时，控制器对头部变频器和尾部变频器进行控制，以使其停止运行。进一步的，第一测速子装置5和第二测速子装置6采用红外或激光测速仪。

具体的，滚筒与胶带3速度差检测是防止滚筒和胶带3之间在高速运行情况下出现较大的速度差而造成胶带3与滚筒的磨损，这种方式与不再是对单一的某个固定速度值的比较，而是对胶带3与滚筒速度的动态的、连续的、全过程的速度检测比较。其采取的方式是在滚筒与胶带3机上分别安装红外或激光测速仪，通过红外或激光测速仪实时对滚筒和带速进行检测，收集动态的、连续的、全过程的速度检测数据，并通过控制器计算滚筒与带速检测值之间的速度差，当在特定的工况(启动、运行、停机等)下速度差超过该工况允许范围(即差值预设阈值)时将执行报警或停机保护。

在本发明一个具体实施例中，上述装置还包括用于测量头部滚筒1或/和尾部滚筒2表面温度的红外温度检测子装置7，红外温度检测子装置7还与控制器连接，当控制器接收到的红外温度检测子装置7采集的温度超过正常值时，控制器对头部变频器和尾部变频器进行控制，以使其停止运行。

具体的，滚筒表面温度监测保护是为了防止因为滚筒与胶带3之间的高速摩擦产生的高温损害滚筒与胶带3采取的保护措施。其采取的方式是在滚筒相对位置点安装红外温度检测子装置，滚筒表面的温度数据将实时的被红外温度检测子装置7进行监测，实时检测滚筒表面的温度，控制器实时记录滚筒的表面温度变化情况，控制器将实时的记录滚筒的表面温度变化情况，并将这些温度数据与环境温度数据以及历史温度数据进行对比，当温度变化不正常或温度变化范围超过设定值(即正常值)时将执行报警或停机保护。

在本发明一个具体实施例中，上述装置还包括与控制器连接的报警子装置。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

此外，所描述的特征、结构或特性可以任何其他合适的方式结合到一个或多个实施例中。在上面的描述中，提供一些具体的细节，例如材料等，以提供对本发明的实施例的全面理解。然而，相关领域的技术人员将明白，本发明无需上述一个或多个具体的细节便可实现，或者也可采用其它方法、组件、材料等实现。在其它示例中，周知的结构、材料或操作并未详细示出或描述以免模糊本发明的各个方面。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (7)

1.一种长距离高速胶带输送装置，其特征在于，包括：头部滚筒、尾部滚筒，头部驱动电机、头部变频器、尾部驱动电机、尾部变频器和胶带，所述胶带绕在所述头部滚筒和所述尾部滚筒上形成循环闭合输送环，所述头部驱动电机在所述头部变频器的控制下，驱动所述头部滚筒运行，从而带动胶带移动；

所述尾部驱动电机在所述尾部变频器的控制下，驱动所述尾部滚筒运行，从而带动胶带移动；

所述头部变频器控制所述头部驱动电机包括：从0到第一时间点的时间段内，所述头部变频器控制所述头部驱动电机均匀加速启动，以使得所述头部驱动电机的速度从零加速至第一速度；从第一时间点到第二时间点的时间段内，所述头部变频器控制所述头部驱动电机以第一速度均匀运行；从第二时间点到第三时间点的时间段内，所述头部变频器控制所述头部驱动电机均匀加速启动，以使得所述头部驱动电机的速度从第一速度加速到第二速度；

所述尾部变频器控制所述尾部驱动电机包括：从第一时间点到第二时间点的时间段内，所述尾部变频器控制所述尾部驱动电机均匀加速启动，以使得所述尾部驱动电机的速度从零加速至第一速度；从第二时间点到第三时间点的时间段内，所述尾部变频器控制所述尾部驱动电机均匀加速启动，以使得所述尾部驱动电机的速度从第一速度加速到第二速度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括控制器、设置在头部滚筒上的第一滚筒速度检测子装置和设置在尾部滚筒上的第二滚筒速度检测子装置，第一滚筒速度检测子装置和第二滚筒速度检测子装置分别采集头部滚筒和尾部滚筒的角速度，所述控制器与所述头部变频器、所述尾部变频器、第一滚筒速度检测子装置和第二滚筒速度检测子装置连接，用于接收第一滚筒速度检测子装置和第二滚筒速度检测子装置分别采集的角速度，并计算转动惯量，当转动惯量超过惯量预设阈值时，控制器对所述头部变频器和所述尾部变频器进行控制，以使其停止运行。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括用于对头部滚筒或/和尾部滚筒的积料厚度进行实时检测的激光检测子装置，所述激光检测子装置与所述控制器连接，当激光检测子装置采集到的积料厚度大于积料预设阈值时，控制器对所述头部变频器和所述尾部变频器进行控制，以使其停止运行。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括用于测量头部滚筒或尾部滚筒速度的第一测速子装置和用于测量胶带移动速度的第二测速子装置，所述第一测速子装置和所述第二测速子装置还与所述控制器连接，所述控制器分别接收所述第一测速子装置采集的第一测速值和所述第二测速子装置采集的第二测速值，若第一测速值与第二测速值之差大于差值预设阈值时，控制器对所述头部变频器和所述尾部变频器进行控制，以使其停止运行。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括用于测量头部滚筒或/和尾部滚筒表面温度的红外温度检测子装置，所述红外温度检测子装置还与控制器连接，当控制器接收到的红外温度检测子装置采集的温度超过正常值时，控制器对所述头部变频器和所述尾部变频器进行控制，以使其停止运行。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一测速子装置和所述第二测速子装置采用红外或激光测速仪。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的装置，其特征在于，还包括与所述控制器连接的报警子装置。