CN113320930B - 一种多级带式输送机的节能控制方法 - Google Patents

一种多级带式输送机的节能控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多级带式输送机的节能控制方法，包括步骤一、在多级带式输送机的第一级皮带上安装煤量检测装置；二、第一级皮带以最大带速恒速运行，确定第一级皮带的带速队列和煤量队列；三、计算第二级皮带的预设运行速度，以及第二级皮带的带速队列和煤量队列；四、根据第i级皮带的带速队列和煤量队列，计算第i+1级皮带的预设运行速度，以及第i+1级皮带的带速队列和煤量队列；五、计算第n级皮带的预设运行速度。本发明方法步骤简单，实现方便，能够有效应用在多级带式输送机的节能控制中，不仅能够实现系统的节能变频控制、防止堆煤事故，而且能够极大的降低系统的硬件建造成本，有效地提高了系统的可靠性，降低后期维护成本，效果显著，便于推广。

Description

一种多级带式输送机的节能控制方法
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的节能控制方法。
背景技术
带式输送机作为煤矿最主要的用电负荷，对企业生产成本具有重要影响。带式输送机的控制系统及控制方法对企业技术及生产成本具有很大影响。煤矿生产中，带式输送机的速度通常采用预估日最大产能对应的带速，恒速控制，造成电能浪费，经济效益低；虽然许多文献中提到了使用智能算法对带式输送机的速度进行控制，如基于模糊控制理论的带式输送机控制系统，基于神经网络算法或遗传算法的带式输送机控制系统，但其主要处于理论研究阶段，与实际结合较差，并且控制算法复杂，限制较多。
现有技术中，为了对多级带式输送机进行节能控制，在每级皮带机头配备煤量传感器及控制分站进行煤量检测，如申请号为201910163976.3的发明专利《一种多级带式输送机调速控制方法》，每级皮带都安装煤量传感器，导致设备成本高，后期维护成本也高，有些皮带的机头由于空间和环境的复杂性，使得传感器安装比较困难；再次，煤量传感器在井下使用中，环境恶劣，容易损坏，单一测量造成测量不准，其中如有一台发生故障，则会影响带式输送机整体的生产效率。
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中的不足，提供一种多级带式输送机的节能控制方法，其方法步骤简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在多级带式输送机的节能控制中，不仅能够实现系统的节能变频控制、防止堆煤事故，而且能够极大的降低系统的硬件建造成本，有效地提高了系统的可靠性，降低后期维护成本，使用效果好，便于推广使用。
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的节能控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、在多级带式输送机的第一级皮带上安装煤量检测装置；
步骤二、第一级皮带以最大带速恒速运行，确定第一级皮带的带速队列和煤量队列；
步骤三、根据第一级皮带的带速队列和煤量队列，计算第二级皮带的预设运行速度，以及第二级皮带的带速队列和煤量队列；
步骤四、根据第i级皮带的带速队列和煤量队列，计算第i+1级皮带的预设运行速度，以及第i+1级皮带的带速队列和煤量队列，其中i为整数，且2≤i≤n，n为多级带式输送机的皮带级数；
步骤五、根据第n-1级皮带的带速队列和煤量队列，计算第n级皮带的预设运行速度。
上述的一种多级带式输送机的节能控制方法，步骤一中所述煤量检测装置包括两个煤量传感器和一个控制分站，两个所述煤量传感器采用冗余控制。
上述的一种多级带式输送机的节能控制方法，步骤二中所述第一级皮带以最大带速恒速运行，确定第一级皮带的带速队列和煤量队列的具体过程包括：
所述第一级皮带以最大带速VMAX恒速运行；
所述第一级皮带的带速队列和煤量队列为：
Figure BDA0003137184240000031
其中，ν1为第一级皮带的带速队列，m1为第一级皮带的煤量队列，N1为第一级皮带的带速队列和煤量队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure BDA0003137184240000032
式中，L1为第一级皮带中煤量传感器到机头的距离，T为采样时间。
上述的一种多级带式输送机的节能控制方法，步骤三中所述根据第一级皮带的带速队列和煤量队列，计算第二级皮带的预设运行速度，以及第二级皮带的带速队列和煤量队列的具体过程包括：
步骤301、根据公式
Figure BDA0003137184240000037
取第一级皮带煤量队列 m1中的煤量最大值Mmax1；
步骤302、根据公式
Figure BDA0003137184240000033
计算第二级皮带的预设运行速度V2set；
其中，VMIN为多级带式输送机中设定的皮带最小运行速度，MMIN为多级带式输送机运行中，设定VMIN对应的煤量，MMAX为VMAX对应的煤量，S为煤量系数，且
Figure BDA0003137184240000034
步骤303、每隔时间T，采样一次，将V2set的采样值作为第二级皮带的带速队列ν2，将Mmax1的采样值作为第二级皮带的煤量队列m2；
Figure BDA0003137184240000035
其中，N2为第二级皮带的带速队列和煤量队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure BDA0003137184240000036
式中，L2为第二级皮带的长度。
上述的一种多级带式输送机的节能控制方法，步骤四中所述根据第i级皮带的带速队列和煤量队列，计算第i+1级皮带的预设运行速度，以及第i+1级皮带的带速队列和煤量队列的具体过程包括：
步骤401、根据公式
Figure BDA0003137184240000038
取第i级皮带带速队列vi中的带速最小值Vmini；
其中，Ni为第i级皮带带速队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure BDA0003137184240000041
式中，Li为第i级皮带的长度；
步骤402、根据公式
Figure BDA0003137184240000042
计算通过第i级皮带所需的最长时间对应的数据个数ki，即根据Vmini更新后的队列长度；
步骤403、根据公式
Figure BDA0003137184240000048
取第i级皮带更新后的煤量队列中的煤量最大值Mmaxi；
步骤404、根据公式
Figure BDA0003137184240000043
计算第i+1级皮带的预设运行速度V(i+1)set；
步骤405、每隔时间T，采样一次，将V(i+1)set的采样值作为第i+1级皮带的带速队列νi+1，将Mmaxi的采样值作为第i+1级皮带的煤量队列mi+1；
Figure BDA0003137184240000044
其中，Ni+1为第i+1级皮带的带速队列和煤量队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure BDA0003137184240000045
式中，Li+1为第i+1级皮带的长度。
上述的一种多级带式输送机的节能控制方法，步骤五中所述根据第n-1 级皮带的带速队列和煤量队列，计算第n级皮带的预设运行速度的具体过程包括：
步骤501、根据公式
Figure BDA0003137184240000049
取第n-1级皮带带速队列vn-1中的带速最小值Vmin(n-1)；
其中，Nn-1为第n-1级皮带带速队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure BDA0003137184240000046
式中，Ln-1为第n-1级皮带的长度；
步骤502、根据公式
Figure BDA0003137184240000047
计算通过第n-1级皮带所需的最长时间对应的数据个数kn-1，即根据Vmin(n-1)更新后的队列长度；
步骤503、根据公式
Figure BDA0003137184240000052
取第n-1级皮带更新后的煤量队列中的煤量最大值Mmax(n-1)；
步骤504、根据公式
Figure BDA0003137184240000051
计算第n级皮带的预设运行速度Vnset。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明方法步骤简单，设计合理，实现方便。
2、本发明只需在第一级皮带安装两个煤量传感器和一个控制分站，硬件成本和后期维护费用大大降低。
3、本发明采用两个煤量传感器采用冗余控制，即使其中一个煤量传感器出现故障，系统仍可运行，提高系统的可靠性和稳定性。
4、本发明通过采集多级带式输送机中第一级皮带的运行数据，采用队列进行数据处理，依次推算出下级皮带煤量，进而确定带速，能够以较低的硬件成本实现带式输送机的节能控制，具有较高的经济效益。
5、本发明能够有效应用在多级带式输送机的节能控制中，不仅能够实现系统的节能变频控制、防止堆煤事故，而且能够极大的降低系统的硬件建造成本，有效地提高了系统的可靠性，降低后期维护成本，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本发明方法步骤简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在多级带式输送机的节能控制中，不仅能够实现系统的节能变频控制、防止堆煤事故，而且能够极大的降低系统的硬件建造成本，有效地提高了系统的可靠性，降低后期维护成本，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明中煤量与带速关系图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的多级带式输送机的节能控制方法，包括以下步骤：
步骤一、在多级带式输送机的第一级皮带上安装煤量检测装置；
步骤二、第一级皮带以最大带速恒速运行，确定第一级皮带的带速队列和煤量队列；
步骤三、根据第一级皮带的带速队列和煤量队列，计算第二级皮带的预设运行速度，以及第二级皮带的带速队列和煤量队列；
步骤四、根据第i级皮带的带速队列和煤量队列，计算第i+1级皮带的预设运行速度，以及第i+1级皮带的带速队列和煤量队列，其中i为整数，且2≤i≤n，n为多级带式输送机的皮带级数；
步骤五、根据第n-1级皮带的带速队列和煤量队列，计算第n级皮带的预设运行速度。
本实施例中，步骤一中所述煤量检测装置包括两个煤量传感器和一个控制分站，两个所述煤量传感器采用冗余控制。
具体实施时，两个煤量传感器分别检测第一级皮带上的实时煤量，在同一采样时间，选择两个煤量传感器中采集到的煤量较大值作为第一级皮带的煤量，即使其中一个煤量传感器出现故障，系统仍可运行，提高系统的可靠性和稳定性。
本实施例中，步骤二中所述第一级皮带以最大带速恒速运行，确定第一级皮带的带速队列和煤量队列的具体过程包括：
所述第一级皮带以最大带速VMAX恒速运行；
所述第一级皮带的带速队列和煤量队列为：
Figure BDA0003137184240000061
其中，ν1为第一级皮带的带速队列，m1为第一级皮带的煤量队列，N1为第一级皮带的带速队列和煤量队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure BDA0003137184240000071
式中，L1为第一级皮带中煤量传感器到机头的距离，即煤量传感器到第一级皮带与第二级皮带搭接处的距离，T为采样时间。
具体实施时，采样时间T为1s。
本实施例中，步骤三中所述根据第一级皮带的带速队列和煤量队列，计算第二级皮带的预设运行速度，以及第二级皮带的带速队列和煤量队列的具体过程包括：
步骤301、根据公式
Figure BDA0003137184240000076
取第一级皮带煤量队列 m1中的煤量最大值Mmax1；
步骤302、根据公式
Figure BDA0003137184240000072
计算第二级皮带的预设运行速度V2set；
其中，VMIN为多级带式输送机中设定的皮带最小运行速度，MMIN为多级带式输送机运行中，设定VMIN对应的煤量，MMAX为VMAX对应的煤量，S为煤量系数，且
Figure BDA0003137184240000073
具体实施时，在多级带式输送机实际运行中，皮带带速太低会影响设备寿命，因此，实际煤量与带速的关系如图2所示。在系统设备确定的情况下，煤量系数S为恒定值。
步骤303、每隔时间T，采样一次，将V2set的采样值作为第二级皮带的带速队列ν2，将Mmax1的采样值作为第二级皮带的煤量队列m2；
Figure BDA0003137184240000074
其中，N2为第二级皮带的带速队列和煤量队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure BDA0003137184240000075
式中，L2为第二级皮带的长度。
本实施例中，步骤四中所述根据第i级皮带的带速队列和煤量队列，计算第i+1级皮带的预设运行速度，以及第i+1级皮带的带速队列和煤量队列的具体过程包括：
步骤401、根据公式
Figure BDA0003137184240000087
取第i级皮带带速队列vi中的带速最小值Vmini；
其中，Ni为第i级皮带带速队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure BDA0003137184240000081
式中，Li为第i级皮带的长度；
步骤402、根据公式
Figure BDA0003137184240000082
计算通过第i级皮带所需的最长时间对应的数据个数ki，即根据Vmini更新后的队列长度；
步骤403、根据公式
Figure BDA0003137184240000088
取第i级皮带更新后的煤量队列中的煤量最大值Mmaxi；
具体实施时，根据皮带最小运行速度VMIN预设的数据寄存器个数，即队列长度为Ni，在多级带式输送机实际运行过程中，实际的带速最小值Vmini会高于系统预设的VMIN，在保证皮带上的煤量都可以存储在煤量队列中，又不至于数量设置太大，造成存储空间以及后面处理数据的冗余，因此，根据Vmini进行煤量队列长度更新，并取更新后的煤量队列中的煤量最大值 Mmaxi。
步骤404、根据公式
Figure BDA0003137184240000083
计算第i+1级皮带的预设运行速度V(i+1)set；
步骤405、每隔时间T，采样一次，将V(i+1)set的采样值作为第i+1级皮带的带速队列νi+1，将Mmaxi的采样值作为第i+1级皮带的煤量队列mi+1；
Figure BDA0003137184240000084
其中，Ni+1为第i+1级皮带的带速队列和煤量队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure BDA0003137184240000085
式中，Li+1为第i+1级皮带的长度。
本实施例中，步骤五中所述根据第n-1级皮带的带速队列和煤量队列，计算第n级皮带的预设运行速度的具体过程包括：
步骤501、根据公式
Figure BDA0003137184240000086
取第n-1级皮带带速队列vn-1中的带速最小值Vmin(n-1)；
其中，Nn-1为第n-1级皮带带速队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure BDA0003137184240000091
式中，Ln-1为第n-1级皮带的长度；
步骤502、根据公式
Figure BDA0003137184240000092
计算通过第n-1级皮带所需的最长时间对应的数据个数kn-1，即根据Vmin(n-1)更新后的队列长度；
步骤503、根据公式
Figure BDA0003137184240000093
取第n-1级皮带更新后的煤量队列中的煤量最大值Mmax(n-1)；
步骤504、根据公式
Figure BDA0003137184240000094
计算第n级皮带的预设运行速度Vnset。
具体实施时，根据队列理论，将第i级皮带的煤量实时存入队列mi中，其对应的带速存入队列vi中，在煤量队列mi中通过计算选出最大煤量Mmaxi，从而获得第i+1级皮带的控制速度V(i+1)set，其中，根据队列先进先出的原理，当对应的煤量出队列时，需保证对应煤量已经走完第i级皮带的距离Li，进入第i+1级皮带即可。
具体的，第一级皮带以最大带速VMAX恒速运行，煤量通过煤量传感器获得，采样时间T，根据队列原理将带速和煤量依次存入带速队列v1和煤量队列m1中；第二级皮带，每隔采样时间T，通过计算选取第一级皮带煤量队列m1中的最大煤量计算Mmax1，并通过煤量与速度的关系，计算出第二级皮带的带速V2set，根据队列原理将带速V2set和煤量Mmax1依次存入带速队列v2和煤量队列m2中；依次类推，第i(i≥2)级皮带，每隔采样时间T，通过计算选取第i级皮带煤量队列中的最大煤量计算Mmaxi，并通过煤量与速度的关系，计算出第i+1级皮带的带速V(i+1)set，根据队列原理将带速V(i+1)set和煤量Mmaxi依次存入队列带速队列vi+1和煤量队列mi+1中。
具体实施时，为了保证多级带式输送机的各级皮带正常运行，防止堆煤事故，需要：第一，准确选取最大煤量；第二，当最大煤量到达皮带时，皮带带速与最大煤量匹配；第三，处理过程简单，保证系统的节能。因此，根据实际，煤量是变化的，其对应带速也应该是变化的，煤量走完第i级皮带的长度Li(i≥2)所用的时间也是变化的，故通过选取速度队列vi中的最小带速Vmini从而确定实际皮带上煤量走完Li所需的最长时间，进一步确定了实际煤量的存储在队列mi中的位置，最终通过比较获得最大煤量 Mmaxi。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本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 (4)

1.一种多级带式输送机的节能控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、在多级带式输送机的第一级皮带上安装煤量检测装置；
步骤二、第一级皮带以最大带速恒速运行，确定第一级皮带的带速队列和煤量队列；
所述第一级皮带以最大带速VMAX恒速运行；
所述第一级皮带的带速队列和煤量队列为：
Figure FDA0003919285650000011
其中，ν1为第一级皮带的带速队列，m1为第一级皮带的煤量队列，N1为第一级皮带的带速队列和煤量队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure FDA0003919285650000012
式中，L1为第一级皮带中煤量传感器到机头的距离，T为采样时间；
步骤三、根据第一级皮带的带速队列和煤量队列，计算第二级皮带的预设运行速度，以及第二级皮带的带速队列和煤量队列；
步骤301、根据公式
Figure FDA0003919285650000015
取第一级皮带煤量队列m1中的煤量最大值Mmax1；
步骤302、根据公式
Figure FDA0003919285650000013
计算第二级皮带的预设运行速度V2set；
其中，VMIN为多级带式输送机中设定的皮带最小运行速度，MMIN为多级带式输送机运行中，设定VMIN对应的煤量，MMAX为VMAX对应的煤量，S为煤量系数，且
Figure FDA0003919285650000014
步骤303、每隔时间T，采样一次，将V2set的采样值作为第二级皮带的带速队列ν2，将Mmax1的采样值作为第二级皮带的煤量队列m2；
Figure FDA0003919285650000021
其中，N2为第二级皮带的带速队列和煤量队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure FDA0003919285650000022
式中，L2为第二级皮带的长度；
步骤四、根据第i级皮带的带速队列和煤量队列，计算第i+1级皮带的预设运行速度，以及第i+1级皮带的带速队列和煤量队列，其中i为整数，且2≤i≤n，n为多级带式输送机的皮带级数；
步骤五、根据第n-1级皮带的带速队列和煤量队列，计算第n级皮带的预设运行速度。
2.按照权利要求1所述的一种多级带式输送机的节能控制方法，其特征在于，步骤一中所述煤量检测装置包括两个煤量传感器和一个控制分站，两个所述煤量传感器采用冗余控制。
3.按照权利要求1所述的一种多级带式输送机的节能控制方法，其特征在于，步骤四中所述根据第i级皮带的带速队列和煤量队列，计算第i+1级皮带的预设运行速度，以及第i+1级皮带的带速队列和煤量队列的具体过程包括：
步骤401、根据公式
Figure FDA0003919285650000027
取第i级皮带带速队列vi中的带速最小值Vmini；
其中，Ni为第i级皮带带速队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure FDA0003919285650000023
式中，Li为第i级皮带的长度；
步骤402、根据公式
Figure FDA0003919285650000024
计算通过第i级皮带所需的最长时间对应的数据个数ki，即根据Vmini更新后的队列长度；
步骤403、根据公式
Figure FDA0003919285650000025
取第i级皮带更新后的煤量队列中的煤量最大值Mmaxi；
步骤404、根据公式
Figure FDA0003919285650000026
计算第i+1级皮带的预设运行速度V(i+1)set；
步骤405、每隔时间T，采样一次，将V(i+1)set的采样值作为第i+1级皮带的带速队列νi+1，将Mmaxi的采样值作为第i+1级皮带的煤量队列mi+1；
Figure FDA0003919285650000031
其中，Ni+1为第i+1级皮带的带速队列和煤量队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure FDA0003919285650000032
式中，Li+1为第i+1级皮带的长度。
4.按照权利要求3所述的一种多级带式输送机的节能控制方法，其特征在于，步骤五中所述根据第n-1级皮带的带速队列和煤量队列，计算第n级皮带的预设运行速度的具体过程包括：
步骤501、根据公式
Figure FDA0003919285650000033
取第n-1级皮带带速队列vn-1中的带速最小值Vmin(n-1)；
其中，Nn-1为第n-1级皮带带速队列的队列长度，即数据寄存器个数；且
Figure FDA0003919285650000034
式中，Ln-1为第n-1级皮带的长度；
步骤502、根据公式
Figure FDA0003919285650000035
计算通过第n-1级皮带所需的最长时间对应的数据个数kn-1，即根据Vmin(n-1)更新后的队列长度；
步骤503、根据公式
Figure FDA0003919285650000036
取第n-1级皮带更新后的煤量队列中的煤量最大值Mmax(n-1)；
步骤504、根据公式
Figure FDA0003919285650000037
计算第n级皮带的预设运行速度Vnset。
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