CN109703977B - 一种多级带式输送机调速控制方法 - Google Patents

一种多级带式输送机调速控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多级带式输送机调速控制方法，包括：一、控制器控制第一级皮带采用带式输送机运行时的额定带速VMAX恒速运行，煤量传感器采集多个煤量并存储于处理器中，根据最大煤量确定带式输送机第二级皮带的带速v2设定，并传输给控制器；二、控制器控制第二级皮带采用带速v2设定运行，煤量传感器采集多个煤量并存储于处理器中；三、取j的值为2～(N‑1)，处理器从第j级皮带的煤量传感器采集的多个煤量中选取最大煤量，然后根据选取的最大煤量确定第j+1级皮带的带速vj+1设定，并传输给控制器，控制器控制第j+1级皮带采用带速vj+1设定运行。本发明通过简单的数据处理，即可实现多级带式输送机的节能变频控制，同时可防止煤矿带式输送机极易出现的堆煤事故。

Description

一种多级带式输送机调速控制方法
技术领域
本发明属于带式输送机控制技术领域，具体涉及一种多级带式输送机调速控制方法。
背景技术
带式输送机作为煤矿的关键设备，其控制系统存在以下问题：
(1)目前，在应用中普遍采用恒速控制，造成电能浪费；
(2)现有调速控制系统主要处于理论研究阶段，实用性差：诸如给予模糊控制理论的带式输送机控制系统，控制算法复杂，需要大量数据；
(3)诸多控制算法，未考虑实际系统安装条件，容易引起堆煤故障，造成经济损失。
目前，现有的调速系统主要有以下几种：
1、恒速控制系统
恒速控制系统是最原始的一种调速系统，即保证系统额定供电，系统安装额定转速运行。这个过程中，煤量和带速没有关系，这种系统其系统能耗大，经济性差，逐渐被淘汰。
2、变频调速系统
目前应用最为广泛的带式输送机控制系统，主要是人为根据煤量调节带式输送机的带速，在实际运行中很长时间采用恒速控制，这种控制系统控制简单，但控制精度差，容易人为疏忽造成堆煤等故障。
3、智能调速系统
智能调速系统主要根据煤量与带速之间的关系(如图1)，通过煤量实时计算带速，实现自适应控制，其主要集中在理论研究方面，其众多论文主要集中的算法的研究，如遗传算法，模糊控制等，其主要有两个缺点：第一算法较为复杂，实现的硬件条件苛刻；第二，此类研究都基本忽略煤矿的实际安装条件，在带式输送机调速系统中，带速V和煤量M需要通过煤量传感器采集。而实际系统中，煤矿带式输送机机头首先，由于安装有电机，溜子等装置不适合安装煤量传感器；其次，即使有安装位置，传感器安装在皮带机头，通过煤量采集，调节皮带带速需要时间，会造成调节带速与实际煤量不匹配，容易引起堆煤故障停机。
实际系统如图所示，系统中煤量传感器通常距离机头距离L处安装，并且实际运行中，皮带带速V0≤V≤VMAX，其中V0为皮带运行中最低带速(速度太小容易引起电机发热，影响电机寿命)；VMAX为皮带运行中最大带速。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种多级带式输送机调速控制方法。该方法通过简单的数据处理，即可实现多级带式输送机的节能变频控制，同时可以防止煤矿带式输送机极易出现的堆煤事故。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多级带式输送机调速控制方法，其特征在于，包括：
步骤一、控制器控制第一级皮带采用带式输送机运行时的额定带速VMAX恒速运行，第一级皮带的煤量传感器采集多个煤量并存储于处理器中，处理器从存储的多个煤量中选取最大煤量，然后根据选取的最大煤量确定带式输送机第二级皮带的带速v2设定，并传输给控制器；
步骤二、控制器控制第二级皮带采用带速v2设定运行，第二级皮带的煤量传感器采集多个煤量并存储于处理器中；
步骤三、取j的值为2～(N-1)，处理器从第j级皮带的煤量传感器采集的多个煤量中选取最大煤量，然后根据选取的最大煤量确定第j+1级皮带的带速vj+1设定，并传输给控制器，控制器控制第j+1级皮带采用带速vj+1设定运行；其中N为带式输送机的级数，且N为大于2的整数。
上述的一种多级带式输送机调速控制方法，其特征在于，在步骤一之前设计采样时间T＝1s，根据公式T0＝[L/V0]+1计算最小带速下煤量走完L的最长时间T0，其中L为煤量传感器安装位置与皮带机头之间的距离，单位为米，V0为带式输送机运行时最小带速，单位为米/秒；然后根据公式n＝T0/T确定队列个数n。
上述的一种多级带式输送机调速控制方法，其特征在于，函数[L/V0]表示取L/V0计算结果的整数部分。
上述的一种多级带式输送机调速控制方法，其特征在于，步骤一的具体方法包括：
根据队列理论，将第一级皮带的煤量传感器采集的多个煤量实时存入队列m1中，其对应的带速存入队列v1中，
设
Figure GDA0002436444210000031
选取速度队列v1中的最小带速v1MIN，ν1MIN＝MIN(ν10，…，ν1n)；
在煤量队列m1中选出最大煤量m1x，
Figure GDA0002436444210000032
从而获得最大煤量m1x对应的第二级带式输送机的控制速度v2设定，
Figure GDA0002436444210000033
式中MMAX为带式输送机的最大额定煤量。
上述的一种多级带式输送机调速控制方法，其特征在于，步骤三的具体方法包括：
根据队列理论，将第j级皮带的煤量传感器采集的多个煤量实时存入队列mj中，其对应的带速存入队列vj中，
设
Figure GDA0002436444210000034
选取速度队列vj中的最小带速vjMIN，νjMIN＝MIN(νj0，…，νjn)；(νj≥V0)；
确定皮带上煤量走完L所用的时间，进一步确定实际煤量的存储在队列mj中的位置kj，
Figure GDA0002436444210000041
在煤量队列mj中选出最大煤量mjx，
Figure GDA0002436444210000042
从而获得最大煤量mjx对应的带式输送机第j+1级的控制速度vj+1设定，
Figure GDA0002436444210000043
式中MMAX为带式输送机的最大额定煤量。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明根据选取的最大煤量确定下一级皮带的带速，使得下一级皮带的带速与最大煤量匹配，从而防止堆煤事故的发生，该方法原理简单，实现容易，控制可靠，可有效防止因煤量不匹配出现的堆煤故障。
2、本发明优选通过实时计算kj，获得实际煤量的存储在队列mj中的位置，从而获得精确的控制速度vj+1设定，提高控制精确度。
3、本发明通过简单的数据处理，即可实现多级带式输送机的节能变频控制，同时可以防止煤矿带式输送机极易出现的堆煤事故。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为理论上带式输送机带速V与煤量M之间的线性关系图。
图2为实际煤量与带速的关系图。
图3为本发明多级带式输送机皮带传输系统的示意图。
附图标记说明：
1—第一级皮带的煤量传感器；2—第二级皮带的煤量传感器；
3—第j级皮带的煤量传感器。
具体实施方式
理论上，带式输送机带速V与煤量M之间存在如图1所示线性关系。然而，在实际系统中，皮带带速不能太低，否则影响设备寿命。因此，实际煤量与带速的关系如图2所示，其中M表示煤量，运行中，煤量M小于M0时，带速为V0，煤量最大MMAX时，对应最大带速VMAX。
从图2中可以得出如下关系：
Figure GDA0002436444210000051
对于多级带式输送机皮带传输系统，如图3所示，一般根据下一级的煤量调节上一级的带速，例如，根据一级皮带的煤量调节二级皮带的带速，其中L为煤量传感器安装位置距离机头的位置，一般在100米左右。
调速控制方法包括：
步骤一、设计采样时间T＝1s，根据公式T0＝[L/V0]+1计算最小带速下煤量走完L的最长时间T0，其中，函数[L/V0]表示取L/V0计算结果的整数部分，L为煤量传感器安装位置与皮带机头之间的距离，单位为米，V0为带式输送机运行时最小带速，单位为米/秒；然后根据公式n＝T0/T确定队列个数n；
控制器控制第一级皮带采用带式输送机运行时的额定带速VMAX恒速运行，第一级皮带的煤量传感器1采集多个煤量并存储于处理器中，处理器从存储的多个煤量中选取最大煤量，然后根据选取的最大煤量确定带式输送机第二级皮带的带速v2设定，并传输给控制器；具体包括：
根据队列理论，将第一级皮带的煤量传感器1采集的多个煤量实时存入队列m1中，其对应的带速存入队列v1中，
设
Figure GDA0002436444210000052
选取速度队列v1中的最小带速v1MIN，ν1MIN＝MIN(ν10，…，ν1n)；
在煤量队列m1中选出最大煤量m1x，
Figure GDA0002436444210000053
从而获得最大煤量m1x对应的第二级带式输送机的控制速度v2设定，
Figure GDA0002436444210000061
式中MMAX为带式输送机的最大额定煤量；
步骤二、控制器控制第二级皮带采用带速v2设定运行，第二级皮带的煤量传感器2采集多个煤量并存储于处理器中；
步骤三、取j的值为2～(N-1)，处理器从第j级皮带的煤量传感器3采集的多个煤量中选取最大煤量，然后根据选取的最大煤量确定第j+1级皮带的带速vj+1设定，并传输给控制器，控制器控制第j+1级皮带采用带速vj+1设定运行；其中N为带式输送机的级数，且N为大于2的整数；具体包括：
根据队列理论，将第j级皮带的煤量传感器3采集的多个煤量实时存入队列mj中，其对应的带速存入队列vj中，
设
Figure GDA0002436444210000062
选取速度队列vj中的最小带速vjMIN，νjMIN＝MIN(νj0，…，νjn)；(νj≥V0)；
确定皮带上煤量走完L所用的时间，进一步确定实际煤量的存储在队列mj中的位置kj，
Figure GDA0002436444210000063
在煤量队列mj中选出最大煤量mjx，
Figure GDA0002436444210000064
从而获得最大煤量mjx对应的带式输送机第j+1级的控制速度vj+1设定，
Figure GDA0002436444210000065
式中MMAX为带式输送机的最大额定煤量。
该方法通过简单的数据处理，即可实现多级带式输送机的节能变频控制，同时可以有效防止煤矿带式输送机因煤量不匹配出现的堆煤事故。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种多级带式输送机调速控制方法，其特征在于，包括：
步骤一、设计采样时间T＝1s，根据公式T0＝[L/V0]+1计算最小带速下煤量走完L的最长时间T0，其中L为煤量传感器安装位置与皮带机头之间的距离，单位为米，V0为带式输送机运行时最小带速，单位为米/秒；然后根据公式n＝T0/T确定队列个数n；控制器控制第一级皮带采用带式输送机运行时的额定带速VMAX恒速运行，第一级皮带的煤量传感器采集多个煤量并存储于处理器中，处理器从存储的多个煤量中选取最大煤量，然后根据选取的最大煤量确定带式输送机第二级皮带的带速v2设定，并传输给控制器；
步骤二、控制器控制第二级皮带采用带速v2设定运行，第二级皮带的煤量传感器采集多个煤量并存储于处理器中；
步骤三、取j的值为2～(N-1)，处理器从第j级皮带的煤量传感器采集的多个煤量中选取最大煤量，然后根据选取的最大煤量确定第j+1级皮带的带速vj+1设定，并传输给控制器，控制器控制第j+1级皮带采用带速vj+1设定运行；其中N为带式输送机的级数，且N为大于2的整数；
具体包括：
根据队列理论，将第j级皮带的煤量传感器采集的多个煤量实时存入队列mj中，其对应的带速存入队列vj中，
设
Figure FDA0002436444200000011
选取速度队列vj中的最小带速vjMIN，νjMIN＝MIN(νj0，…，νjn)；(νj≥V0)；
确定皮带上煤量走完L所用的时间，进一步确定实际煤量的存储在队列mj中的位置kj，
Figure FDA0002436444200000012
在煤量队列mj中选出最大煤量mjx，
Figure FDA0002436444200000013
从而获得最大煤量mjx对应的带式输送机第j+1级的控制速度vj+1设定，
Figure FDA0002436444200000021
式中MMAX为带式输送机的最大额定煤量。
2.根据权利要求1所述的一种多级带式输送机调速控制方法，其特征在于，函数[L/V0]表示取L/V0计算结果的整数部分。
3.根据权利要求1所述的一种多级带式输送机调速控制方法，其特征在于，步骤一的具体方法包括：
根据队列理论，将第一级皮带的煤量传感器采集的多个煤量实时存入队列m1中，其对应的带速存入队列v1中，
设
Figure FDA0002436444200000022
选取速度队列v1中的最小带速v1MIN，ν1MIN＝MIN(ν10，…，ν1n)；
在煤量队列m1中选出最大煤量m1x，
Figure FDA0002436444200000023
从而获得最大煤量m1x对应的第二级带式输送机的控制速度v2设定，
Figure FDA0002436444200000024
式中MMAX为带式输送机的最大额定煤量。
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