膠帶機集控方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種膠帶機集控方法，包括：1）在距膠帶機的機頭長度S處檢測煤流量，得到計算煤流量；2）根據(jù)所述計算煤流量與閾值的比較結(jié)果，調(diào)節(jié)下一部膠帶機的工作頻率。本發(fā)明還提供一種膠帶機集控系統(tǒng)。本發(fā)明能夠使各部膠帶機對即將增加或減小的煤流量提前做出自動變頻反應(yīng)，防止由于生產(chǎn)的不均衡、煤流量突然增大時造成的機尾被埋事故?？勺龅侥z帶機隨時與礦井的實際產(chǎn)量匹配，從而實現(xiàn)真正意義上的變頻。
【專利說明】膠帶機集控方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及膠帶機的運轉(zhuǎn)技術(shù)，更具體地，涉及膠帶機的集控方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦采區(qū)運輸工作中，廣泛采用輸送機，包括帶式輸送機(膠帶機)和鏈板輸送機。由于工作面到采區(qū)煤倉距離較長，有時輸送機達10臺之多，稱其為采區(qū)運輸系統(tǒng)。整個運輸系統(tǒng)中的各臺輸送機，可單獨控制(即人工就地分臺控制)，也可集中控制(即由一名司機控制整個運輸系統(tǒng))。
[0003]人工就地分臺控制就是每臺輸送機的控制均由一名司機就地操作，是一種最原始的控制方式。這種控制方式是直接操作輸送機的控制開關(guān)，操作最簡單，未增加任何控制元器件，維護工作量較少，但需人員多，并因每個司機的思想素質(zhì)和技術(shù)素質(zhì)不等常有意外事故發(fā)生，影響生產(chǎn)正常進行。除運輸距離很短或有特殊要求外，一般不宜采用此控制方式。而是采用集中控制方式。
[0004]集中控制方式，在我國是20世紀60年代發(fā)展起來的，也是目前國有大多數(shù)煤礦普遍采用的一種控制方式。它是在整個運輸線上新增一套集中控制裝置，在大巷道裝載點集中操縱機構(gòu)，由一名司機在裝載點操縱全部輸送機。它不但可節(jié)省大量司機人員，也為及時發(fā)現(xiàn)故障，縮短停產(chǎn)時間和綜合生產(chǎn)自動化創(chuàng)造了條件。
[0005]另外，隨著節(jié)能減排的要求，對工作過程中的膠帶機進行變頻驅(qū)動。采煤流量大時，膠帶機工作轉(zhuǎn)速增加，流量小時，工作轉(zhuǎn)速減小。
[0006]膠帶機采用變頻驅(qū)動時，仍采用集中控制形式，地面調(diào)度室集控中心通過光纜對井下各部變頻膠帶機進行集中控制。由于礦井綜采工作面及連采掘進工作面等并不是均速生產(chǎn)，不同時間段膠帶機上煤流量也不同，從而造成膠帶機的載荷也不同，在煤流量很小時膠帶機仍保持高速運轉(zhuǎn)會造成電能的極大浪費，這樣膠帶機采用變頻運轉(zhuǎn)就會大大節(jié)約電能。膠帶機變頻運轉(zhuǎn)方式有兩種:
[0007](I)手動干預(yù)變頻方式。由于膠帶機在選型時要重點考慮礦井未來產(chǎn)能的需要，而在實際運行時，礦井的實際產(chǎn)能要比膠帶機小得多，如果膠帶機仍然在工頻工作，在礦井正常生產(chǎn)期間將出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，膠帶機始終處于輕載狀態(tài)。這時候可采用手動的方式，預(yù)先將膠帶機的運行設(shè)定在某一頻率，如設(shè)置為工頻的80%。這樣可大大降低膠帶機運行電耗，同時也避免膠帶機長期高速運轉(zhuǎn)造成的不必要的磨損。
[0008](2)自動變頻方式。由于膠帶機在輕載或空轉(zhuǎn)時電流會減小，這樣控制系統(tǒng)在膠帶機運行時，可根據(jù)膠帶機變頻電機的電流(也有根據(jù)膠帶張力等因素)確定膠帶機的載荷，然后根據(jù)載荷大小自動調(diào)整膠帶機的轉(zhuǎn)速(載荷大時頻率加快，載荷小時頻率減小)，以保證膠帶機自動適應(yīng)煤流量變化，從而實現(xiàn)節(jié)能目的。
[0009]現(xiàn)有自動變頻方式存在技術(shù)上的缺點，對于手動干預(yù)變頻方式，雖然這一方式在生產(chǎn)得到大量采用，但這一方式的缺點也同樣不容忽視。因為手動干預(yù)的前提必須是膠帶機運能與礦井實際產(chǎn)能之間不合理的匹配即“大馬拉小車”，膠帶機運能要比礦井最大產(chǎn)能大很多才可以采用。一般來說，設(shè)定膠帶機的頻率必須先計算礦井實際最大產(chǎn)能，然后再以最大產(chǎn)能乘以一個安全系數(shù)得出膠帶機實際需要運能，最后根據(jù)膠帶機實際需要運能換算成膠帶機運轉(zhuǎn)頻率。這樣膠帶機在大部分時間內(nèi)仍然處于輕載狀態(tài)，所節(jié)約電能僅為解決產(chǎn)能與運能不合理匹配的問題。因而在實際工作中，很少采用人工干預(yù)變頻方式，膠帶機始終處于工頻工作方式，變頻器僅起到了軟啟動的作用，不能實現(xiàn)膠帶機變頻運轉(zhuǎn)。
[0010]如果采用現(xiàn)有技術(shù)的自動變頻方式，由于礦井各個采掘工作面在生產(chǎn)時，各個工作面煤流量大小不穩(wěn)定，膠帶機載荷并不能真實反映膠帶機上的煤流量，時常發(fā)生煤流埋機尾的現(xiàn)象。如綜采工作面突然由進刀變?yōu)檎２擅?，由于煤流量突然大幅增加，大幅增加的煤流到達膠帶機尾處時，由于此時膠帶機上總煤量仍較小，膠帶機載荷監(jiān)測顯示仍然為輕載，膠帶機仍保持在較低的運轉(zhuǎn)速度，瞬間煤流可造成埋壓膠帶機尾事故的發(fā)生。所以以膠帶機載荷實現(xiàn)自動變頻這一功能在生產(chǎn)實際中沒有得到實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對上述問題，本發(fā)明提出一種膠帶機集控方法，包括:1)在距膠帶機的機頭長度S處檢測煤流量，得到計算煤流量；2)根據(jù)所述計算煤流量與閾值的比較結(jié)果，來調(diào)節(jié)下一部膠帶機的工作頻率。
[0012]本發(fā)明還提出一種膠帶機集控系統(tǒng)，用于對多部膠帶機動態(tài)變頻，包括:多個牽引電機，每個膠帶機配置一個牽引電機；多個變頻器，每個變頻器連接到一個牽引電機，用于控制牽引電機的工作頻率；控制裝置，變頻器通過光纜連接到所述控制系統(tǒng)；核子秤，所述核子秤設(shè)置在膠帶機上方，距膠帶機的機頭長度S處，所述核子秤通過光纜連接至所述控制裝置；所述控制系統(tǒng)被配置為:接收所述核子秤測量的煤流量，計算得到計算煤流量；根據(jù)所述計算煤流量與閾值相比較，來調(diào)節(jié)下一部膠帶機的工作頻率。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0014]1、與現(xiàn)有的自動變頻相比，各部膠帶機能夠?qū)磳⒃黾踊驕p小的煤流量提前做出自動變頻反應(yīng)，防止由于生產(chǎn)的不均衡、煤流量突然增大時造成的機尾被埋事故。
[0015]2、與手動變頻相比，手動變頻是固定不變的，其設(shè)定值僅僅是消除了 “大馬拉小車的問題”，但設(shè)定后膠帶機的實際運能仍然與礦井的最大產(chǎn)能相匹配，不能解決不均衡生產(chǎn)的問題。而本自動變頻方式可做到膠帶機隨時與礦井的實際產(chǎn)量匹配，從而實現(xiàn)真正意義上的變頻。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的膠帶機的集控示意圖；
[0017]圖2為變頻器的變頻驅(qū)動原理不意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的膠帶機集控方法的一個實施例的示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的膠帶機集控方法的一個實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]如I所示，膠帶機由牽引電機5帶動，牽引電機5的功率確定了膠帶機的運轉(zhuǎn)速度。牽引電機5電連接至變頻器2，變頻器2控制牽引電機5的工作頻率。變頻器2可以由技術(shù)人員在本地的控制臺I進行變頻控制，更有利地，由地面控制裝置4控制。變頻器2通過光纜3與地面控制裝置4通信。
[0021]圖2顯示了圖1中的變頻器2結(jié)構(gòu)以及變頻原理。變頻器2是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。通過變頻器，把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)牽引電機5的變速運行的設(shè)備。變頻器2包括:
[0022]整流器，整流器將來自電網(wǎng)的經(jīng)過變壓器變壓的交流電變換成直流電；
[0023]逆變器，其將直流電再逆成交流電；
[0024]直流中間電路，其對整流器的輸出進行平滑濾波，直流中間電路可以是正弦濾波器。因為逆變器產(chǎn)生的為矩形波，矩形波為正弦波與高次諧波的疊加，直接作用于電動機將損害電機或應(yīng)提高電機耐壓等級，且利用率低，所以在其后加裝電容、電感所組成的濾波電路，將矩形波消諧、整形為近似正弦波。
[0025]控制電路，其對整流器、逆變器、直流中間電路進行控制，控制方法為應(yīng)用控制或直接轉(zhuǎn)矩陣控制(DTC)。
[0026]圖2僅示出了一個示例，變頻器2還可以是矢量控制變頻器，這種變頻器需要進行大量運算，變頻器根據(jù)需要還可以包括進行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。
[0027]變頻器2的輸出連接到電動機的定子繞組的供電頻率，從而達到調(diào)速的目的。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速不僅可優(yōu)化調(diào)速性能，而且可實現(xiàn)節(jié)能降耗，因此在煤礦領(lǐng)域變頻技術(shù)的應(yīng)用與推廣，不僅可以顯著的提高煤礦機電設(shè)備性能和自動化程度，而且可以實現(xiàn)節(jié)能增效，降低噸煤成本，對煤礦企業(yè)來說具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，煤礦變頻技術(shù)主要應(yīng)用在綜采煤機、變頻三機，梭車、連采機、膠帶機、加壓泵等設(shè)備。
[0028]再來看圖1，集控膠帶機變頻裝置包括核子秤8，核子秤8安裝在末部絞帶機7的機尾9上方，核子秤8用于監(jiān)測末部膠帶機7上的煤流量，并通過光纜2將煤流量信號傳送到膠帶機地面集控中心器4。
[0029]根據(jù)前述的現(xiàn)有技術(shù)可知，膠帶機自動變頻運轉(zhuǎn)的控制變頻信號不能來源于膠帶機載荷，應(yīng)采用其他檢測手段。由于礦井主運系統(tǒng)一般都為多部膠帶機，這樣可在各末部膠帶機上安設(shè)一臺核子秤，以監(jiān)測各末部膠帶機上的煤流量，并將煤流量信號傳送到膠帶機地面集控中心。
[0030]末部膠帶機是指:由于礦井安設(shè)膠帶機時，都是從主平硐口(出斜井口或主立井底車場開始向工作面鋪設(shè)各部膠帶機，并隨井田開拓向前延伸，所以主平硐內(nèi)的出斜井口的膠帶機一般被稱為第一部膠帶機，這樣與與綜采工作面轉(zhuǎn)載機或連采面給料破碎機直接相搭接的為末部膠帶機。在圖2中，僅顯示了兩個膠帶機，末部膠帶機用7和第一部膠帶機7-1。
[0031]第一個實施例
[0032]如圖3所示，本發(fā)明的方法包括:
[0033]步驟1:在距膠帶機的機頭S長度處檢測煤流量；
[0034]S可以根據(jù)皮帶機的帶速確定。在煤礦上，末部膠帶機7的帶速V —般約為4米/秒，額定載荷為3000噸/小時。末部膠帶機7上安設(shè)皮帶秤(例如核子秤)來測量煤流量，皮帶秤的位置距機頭的距離為S，優(yōu)選地，S=240秒。這樣同一部分的煤流在經(jīng)過皮帶秤和膠帶機頭的時間差t=S/V=240/4=60 (秒)=1 (分鐘)，煤流量信號經(jīng)光纖傳送到膠帶機地面集控中心器4。當然，根據(jù)實際應(yīng)用，皮帶秤距機頭的距離S可以改變。
[0035]一方面，末部膠帶機7可以始終采用工頻(50Hz)驅(qū)動方式，以防止膠帶機尾被埋事故的發(fā)生。
[0036]另一方面，在需要時也可以變頻驅(qū)動末部膠帶機7。若末部膠帶機工頻運轉(zhuǎn)時輸送量大于工作面最大產(chǎn)能，應(yīng)將末部膠帶機運轉(zhuǎn)頻率降至合理值。例如，末部膠帶機6工頻時實際輸送能力為2200噸/小時，而其所承擔輸送任務(wù)的工作面瞬時最大產(chǎn)量為1600噸/小時，則可將末部膠帶機轉(zhuǎn)速下降20%，即末部膠帶機7運轉(zhuǎn)頻率可為40Hz。具體下降比例可以根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)定。
[0037]另外，要說明的是，雖然前述煤流量通過例如電子秤等工具測得，所述煤流量=瞬時煤流量X膠帶機速度。就是說當某部膠帶機提速時，其機頭卸載部流出的煤流量將與帶速同比例增加(假定此膠帶機上的煤流量是均勻的)，所以當控制系統(tǒng)通過電子秤預(yù)測到末部膠帶機來煤量將增大時，控制系統(tǒng)必須在預(yù)定時間內(nèi)將所有膠帶機按煤量增加的比例進行同步預(yù)提速，且保證各上部膠帶機的提速速度不小于下一部膠帶機，以防止各部膠帶機機尾處壓煤或灑煤事故的發(fā)生。
[0038]本發(fā)明的原理就是，通過檢測距機頭S距離處的膠帶機上的煤流量，與閾值相比較，來控制下一步膠帶機7-1的頻率。也就是說，集控中心器4根據(jù)末部膠帶機7上皮帶秤到機頭這一段距離內(nèi)的煤流量，從而在突然增加或減少的煤流量即將到達末部膠帶機頭時，提前發(fā)出指令(一般提前時間可控制在I分鐘左右，以消除由于膠帶機運行速度信號與實際速度之間的誤差及其他誤差)，相應(yīng)增大或減小下一部串聯(lián)膠帶機7-1的電機頻率，以提前增加或減小下一部膠帶機的運能，保證下一部膠帶機能及時適應(yīng)煤流量變化的需要。
[0039]步驟2:根據(jù)所測得的煤流量和閾值相比較，來調(diào)節(jié)下一部膠帶機的工作頻率；
[0040]集控中心器4將煤流量信號轉(zhuǎn)化為主運膠帶機運轉(zhuǎn)頻率信號。集控中心器4收集到末部膠帶機上煤流量信號后，根據(jù)膠帶機運轉(zhuǎn)頻率與煤流量之間的關(guān)系，即根據(jù)膠帶機工頻(50hz)運轉(zhuǎn)時的額定載荷，同比例確定各不同煤流量情況下的膠帶機運轉(zhuǎn)頻率，將煤流量值轉(zhuǎn)化為主運膠帶機運轉(zhuǎn)頻率值。
[0041]例如，膠帶機工頻運轉(zhuǎn)時的額定載荷為3000噸/小時，則80%工頻即40hz時對應(yīng)的煤流量為0.8*3000=2400噸/小時，由此可反過來根據(jù)煤流量值計算膠帶機運轉(zhuǎn)頻率值，當條件滿足時(帶速上調(diào)或下降條件)將此運轉(zhuǎn)頻率值自動輸入膠帶機運轉(zhuǎn)頻率控制框中，可立即自動調(diào)整膠帶機運轉(zhuǎn)頻率。
[0042]在實際過程中，為保證系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，一般都留有余量或根據(jù)膠帶機不同的狀況及運行條件乘以相應(yīng)的系數(shù)，系數(shù)設(shè)定可考慮一般在1.1-1.2之間，太低可能造成灑煤，太高膠帶機富余系數(shù)太大,造成電能浪費。
[0043]更優(yōu)選地，本發(fā)明還包括步驟3:當煤流量上升變化值超過一定幅度時，相應(yīng)上調(diào)膠帶機轉(zhuǎn)速；
[0044]這是因為，考慮到煤流量是一直處于變化之中，頻繁調(diào)整膠帶機轉(zhuǎn)速沒有太大的實際意義，應(yīng)設(shè)定幅度限值，如當煤流量預(yù)測上升變化值超過10%時，應(yīng)立即相應(yīng)自動上調(diào)膠帶機轉(zhuǎn)速10%。而且，除各末部膠帶機外，各串聯(lián)主運膠帶機要同步提速，且應(yīng)遵守前一部膠帶機帶速或運能大于后一部膠帶機。[0045]更優(yōu)選地，本發(fā)明還包括步驟4:當煤流量下降變化值超過一定幅度且持續(xù)了一定時長時，相應(yīng)下調(diào)膠帶機轉(zhuǎn)速；
[0046]與膠帶機帶速上調(diào)不同之處在于，下降僅滿足節(jié)能的需要，延遲下降不會造成煤流擁堵、灑煤等現(xiàn)象發(fā)生?？紤]到工作面很短時間內(nèi)產(chǎn)量下降或停產(chǎn)(如采煤機割煤過程中出現(xiàn)稍有停頓現(xiàn)象)情況較多，此種情況下應(yīng)考慮膠帶機帶速不下調(diào)，以免出現(xiàn)剛下調(diào)完緊接著又上調(diào)的情況。這樣膠帶機帶速下調(diào)的因素重點在于僅有部分工作面在生產(chǎn)造成煤流量不足、部分工作面生產(chǎn)異常導致產(chǎn)量下降等各種導致膠帶機較長時間的輕載現(xiàn)象，如膠帶機煤流量下降持續(xù)時間超過2分鐘，且下降幅度最小超過10%，這時應(yīng)自動下降膠帶機轉(zhuǎn)速。膠帶機帶速下調(diào)幅度同樣與煤流量成例下調(diào)，下調(diào)要求各串聯(lián)主運膠帶機同步下調(diào)，且應(yīng)遵守前一部膠帶機帶速或運能大于后一部膠帶機。
[0047]第二個實施例
[0048]在本發(fā)明的第二個實施例中，采用了不同的方法來控制膠帶機的頻率。該第二實施例的方法包括:`[0049]步驟1:每隔一段時間Λ t在距膠帶機機頭S處測量煤流量。該步驟的測量方法與第一實施例相同，在此不再贅述。
[0050]煤流量信號讀數(shù)間隔At的設(shè)定與S、帶速、煤流量有關(guān)。At間隔越小，對膠帶機上的煤流量的測量越準確，對膠帶機的控制越精細。一般來說，帶速越快，煤流量越大，間隔Δ t越小。
[0051]步驟2:計算從所述S處到膠帶機機頭內(nèi)分布的煤流量，得到煤流量序列，選擇最大值Qmax;
[0052]Qmax為自膠帶機機頭為起始點向本部膠帶機尾方向S處截止的這一段帶面上分布煤流的最大值。假定煤流量信號讀數(shù)間隔設(shè)為At=IO秒，核子秤距膠帶機頭距離S=270米，某一 IOs時段內(nèi)測得的煤流量為Q=2000噸/小時，末部膠帶機運轉(zhuǎn)速度為V=4.5米/秒，經(jīng)過IOs的時間，該煤流前進距離為10*4.5=45米，這樣10秒時45米處煤流量為2000噸/小時。各個煤流量經(jīng)過核子秤時，都能計算出其在膠帶機上的動態(tài)位置，這樣可得出自核子秤后每隔10秒時間間隔各個不同煤流量在膠帶機上的動態(tài)分布情況，如圖4所示。
[0053]計算S長度內(nèi)的最大煤流量Qmax的第一種計算方法為:
[0054]I)開始時，Qmax=O,首次S處測得煤流量Ql ；
[0055]2)間隔 Δ t=10 秒后，煤流量 Ql 行進了 V* Δ t=4*10=40 米〈S (270 米)，Qmax 為 O和Ql中的最大值，顯然Qmax=Ql,膠帶機上的煤流量序列為Ql和剛剛測量得到的Q2 ；
[0056]3)如此重復(fù)上述步驟，直到第6個時間間隔，此時最早測得的Ql經(jīng)過6個10秒行進到機頭時(4*10*6=240米)，此時測得的膠帶機上已有的煤流量序列有Q1、Q2…Q5 (Qmax為這5個煤流量中的最大者)，以及剛剛測量得到的Q6 ；
[0057]4)再次經(jīng)過間隔At=IO秒后，測量得到Q7，首次測量的Ql行進了240+4*10=280>270米，Ql已經(jīng)流出膠帶機機頭，此時膠帶機上已有的序列為Q2、Q3…Q6(Qmax為這5個煤流量中的最大者)，以及剛剛測量到的Q7。
[0058]實質(zhì)上，根據(jù)長度S、帶速V，可以確定S長度內(nèi)有幾個煤流量序列值。但是，在實際中，帶速是會變化的，帶速的變化會影響煤流量的值，同一部分煤流行進到膠帶機上不同位置時，煤流量也隨膠帶機運轉(zhuǎn)速`度的變化而變化。也就是說煤流量序列的值是動態(tài)變化的。煤流量值的大小與膠帶機運轉(zhuǎn)速度成正比。
[0059]如，核子秤測量到膠帶機上某一部分煤流量值為2000噸/分鐘，此時膠帶機運轉(zhuǎn)速度為4米/秒，此部分煤流在膠帶機上行進一段時間后，由于膠帶機運轉(zhuǎn)速度減慢為2米/秒，則此部分煤流量值變?yōu)?000*2/4=1000噸/分鐘。因此，每個已經(jīng)測量的煤流量Qn，其行進的距離=當前距離+當前帶速* Λ t。行進距離大于S的表明以流出膠帶機，下次測量時計算Qmax時不再計算在內(nèi)。
[0060]步驟3:測量距離膠帶機機頭S長度處的煤流量Q1，將所述煤流量Ql與最大值Qmax相比較，根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整下一步膠帶機的運轉(zhuǎn)頻率；
[0061]根據(jù)距離末部膠帶機頭S長度處的煤流量Q1，自動調(diào)整下一部膠帶機電機運轉(zhuǎn)頻率。如Ql > Qmax，按Ql的大小，立即自動增加下一部膠帶機的電機頻率，增加的頻率值與煤流量值成正比。
[0062]另外，由于膠帶機煤流量時刻都在變化且核子秤計量動態(tài)煤流量時，數(shù)值跳躍較大，頻繁調(diào)整下一部膠帶機頻率意義并不大，因此按超出一定幅度如超出量達到10%以上時才進行調(diào)頻，以消除計量值跳躍影響。實際生產(chǎn)中，電子秤的讀數(shù)跳躍幅度還是比較大，觀察其煤流變化并不明顯，可考慮采用均值的方法消除煤流量值跳躍的影響，如每IOS為一段，取其均值作為煤流量的變化依據(jù)。
[0063]針對如膠帶機上煤流量逐漸減少到一定幅度，如Ql下降幅度超過10%，且QKQmax,自動按Ql值下降比例降低下一部膠帶機運轉(zhuǎn)速度。
[0064]第三個實施例
[0065]在本發(fā)明的第三個實施例中，采用了不同的方法來控制膠帶機的頻率。該第三實施例的方法包括:
[0066]步驟1:在距膠帶機機頭S處測量煤流量。
[0067]有利地，可以采用皮帶機來測量，實時地連續(xù)地監(jiān)控通過的煤流量。
[0068]步驟2:計算從所述S處到膠帶機機頭內(nèi)分布的煤流量，得到這一帶面上的煤流量值；
[0069]皮帶機采集的是某一瞬間的煤流量值，因此通過將瞬間值在時間上進行積分，即可得到這一長度S的帶面上的煤流量值。
[0070]步驟3:將所述煤流量值與閾值相比較，來調(diào)節(jié)下一部膠帶機的工作頻率；
[0071]一般地，下一步膠帶機的頻率值與所述煤流量值成正比由，由于膠帶機煤流量時刻都在變化且核子秤計量動態(tài)煤流量時，數(shù)值跳躍較大，頻繁調(diào)整下一部膠帶機頻率意義并不大。因此可以按超出一定幅度如超出量達到10%以上時方可調(diào)頻，以消除計量值跳躍影響。具體方法與第二實施例相同。
[0072]如此，對于下一步膠帶機而言，通過預(yù)測未來一段時間(如預(yù)測5分鐘內(nèi)來煤變化情況)，該膠帶機的機尾即將到來的煤流量變化情況，來預(yù)先調(diào)節(jié)其運轉(zhuǎn)頻率，從而實現(xiàn)多部膠帶機的合理集控。
[0073]另外，末部膠帶機最好選擇為緊靠工作面的順槽膠帶機，這樣末部膠帶機以后的所有順槽膠帶機及所有的大巷膠帶機都可以實現(xiàn)變頻運轉(zhuǎn)。
[0074]應(yīng)當指出的是，由于是驅(qū)動膠帶機變頻的變頻器本身要損耗電能，膠帶機變頻驅(qū)動應(yīng)設(shè)定起點值，如煤流量在膠帶機額定值的90%以下時方可采取變頻驅(qū)動，對于角度較大的斜巷或斜井，膠帶機變頻驅(qū)動的起點值應(yīng)更低一些，如80%以下時方可采取變頻驅(qū)動。
[0075]第四個實施例
[0076]在本實施例中，描述優(yōu)選技術(shù)方法，來對上述集控方法進行改進。
[0077]在前述的實施例中所述的閾值可以由下一步膠帶機的負載(電流值或有功功率)或運轉(zhuǎn)頻率，而設(shè)定。如果下一步膠帶機的運載能力能夠負荷所即將到來的煤流量，則無需增加下一步膠帶機的運轉(zhuǎn)頻率。而是要考慮是否減小頻率的問題。也就是說，所述閾值是變化的，可被修正的。
[0078]1、根據(jù)各部膠帶機當前的負載來修正該膠帶機運轉(zhuǎn)頻率
[0079]當主運膠帶機過長時,例如共有8部膠帶機,膠帶機帶面一共12Km,有可能會出現(xiàn)計算誤差。因此，可根據(jù)各部膠帶機當前的負載，即電流值或有功功率，來修正該膠帶機運轉(zhuǎn)頻率。
[0080]如某部平巷膠帶機(平巷膠帶機節(jié)能效果更明顯)在工頻運轉(zhuǎn)時其帶載量為額定值的50%，當運轉(zhuǎn)頻率為25Hz時可知膠帶機將變?yōu)闈M載狀態(tài)，此時膠帶機做功減少，電機的電流值或有功值將下降到一個預(yù)期值(這主要取決于膠帶機帶面本身所產(chǎn)生附加載荷由于速度下降而產(chǎn)生的減少量)。如果變頻后電機的電流值或有功值大于第一預(yù)期值，則可判斷膠帶機帶面煤流過滿，存在煤溢出帶面的風險，應(yīng)上調(diào)變頻值。相應(yīng)地，如果變頻后膠帶機的電機的電流值或有功值低于第二預(yù)期值，則下調(diào)該膠帶機的變頻值，其中第一預(yù)期值大于第二預(yù)期值。
[0081]2、在膠帶機適當位置加裝皮帶秤來修正計算的準確性。
[0082]如總長為12km的膠帶機在其6km處測量煤流量，得到實測值，將實測值與之前的計算值的比較，并取較大值。長時間存在兩者相差較大現(xiàn)象應(yīng)分析其原因并進行改正。
[0083]多電機控制的膠帶機，如煤流量實在太小時，小到一定值時，可自動停掉一部分電機，以減少無功損失。
[0084]另外，有利地，需要對多部膠帶機同時提速時，對于前一部膠帶機的提速量大于后一部膠帶機，而且，對于前一部膠帶機的提速時間要稍微早于后一部膠帶機，以防止堆煤現(xiàn)象。
[0085]第五個實施例
[0086]自動變頻也可采用分段變頻的方法來實現(xiàn)，如主運膠帶機共承擔一個綜采工作面，兩個掘進工作面的煤量。當綜采面停止生產(chǎn)，掘進工作面還在生產(chǎn)時，由于煤流量將變得很小，可根據(jù)綜采面順槽膠帶機的停機信號自動下調(diào)各主運膠帶機運速度，如電機下調(diào)為 20Hz。
[0087]第六個實施例
[0088]也可以自動順煤流啟動及停止各部膠帶機。由于各部膠帶機上煤流變化已提前預(yù)測，這樣在各工作面開始生產(chǎn)時，各部膠帶機可在煤流即將到達其機頭時再啟動，如提前I分鐘啟動，在煤流拉空時立即自動停止膠帶機運轉(zhuǎn)，杜絕空轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。
[0089]為更精確地預(yù)測控制時間點，此時可根據(jù)各部膠帶機來煤方向的相鄰膠帶機啟動或停止的時間點及運轉(zhuǎn)速度來預(yù)計本部膠帶機煤流要到達的時間點或拉空的時間點，從而實現(xiàn)精確自動啟動或停機。
[0090]綜上所述，本發(fā)明通過核子秤等計量器具自動讀取多部串聯(lián)膠帶機的末部膠帶機上不同時段煤流量值，并根據(jù)各部膠帶機運轉(zhuǎn)速度、長度等值，計算得出各個時段煤流量在膠帶機上的行進距離，從而得出各部膠帶機上煤流量動態(tài)分布情況。
[0091]本發(fā)明根據(jù)各部膠帶機上煤流量動態(tài)分布情況，預(yù)判即將進入各部膠帶機的煤流量變化趨勢，并根據(jù)即將增大或減小的煤流量，適度提前發(fā)出變頻控制指令，預(yù)先增大或減小各部膠帶機的運轉(zhuǎn)速度，保證各部膠帶機運能能夠及時匹配變化的煤流量，達到既保證生產(chǎn)又節(jié)約電能、減少磨損等效果。
[0092]根據(jù)上述集控方法。再參照圖1，本發(fā)明的膠帶機集控系統(tǒng)和核心在于在膠帶機上加裝皮帶秤和控制裝置4與變頻器2、牽引電機5之間的交互。核子秤，距膠帶機的機頭長度S處，將測量的煤流量通過光纜連接至所述控制裝置4?？刂蒲b置4接收所述核子秤測量的煤流量，計算得到計算煤流量；根據(jù)所述計算煤流量與閾值相比較，來調(diào)節(jié)下一部膠帶機的工作頻率?？刂蒲b置4計算出調(diào)整后的工作頻率值后，發(fā)送至變頻器2，變頻器2驅(qū)動牽引電機5改變工作頻率。具體調(diào)節(jié)方式如上述參數(shù)方法實施例所描述的。
[0093]簡要來說，在一個實施例中，控制裝置4計算出，所述計算煤流量上升或下降變化值超過所述閾值一定幅度時，通過所述變頻器2相應(yīng)上調(diào)或下調(diào)下一部膠帶機的工作頻率。
[0094]在另一實施例中，所述核子秤每隔一段間隔時間Λ t在距膠帶機機頭長度S處計算煤流量。所述控制裝置計算從所述S處到膠帶機機頭內(nèi)分布的煤流量，得到煤流量序列，選擇煤流量最大值Qmax作為所述計算煤流量；測量距離膠帶機機頭S長度處的煤流量Ql，作為所述閾值。其中所述煤流量最大值Qmax根據(jù)膠帶機的帶速動態(tài)計算而得到，所述間隔時間At由膠帶機帶速、長度S、煤流量而確定。
[0095]在又一實施例中，所述控制裝置在距膠帶機的機頭長度S處檢測煤流量后，計算從所述S處到膠帶機機頭內(nèi)分布的煤流量，得到這一帶面上的煤流量值，作為所述計算煤流量。
[0096]在又一實施例中，所述控制裝置根據(jù)各部膠帶機當前的負載來修正該膠帶機運轉(zhuǎn)頻率，并將修正值發(fā)送至變頻器，變頻器根據(jù)該修正值通過牽引電機控制該膠帶機的工作頻率。
[0097]在又一實施例中，所述控制裝置計算后:如果變頻后膠帶機的電機的電流值或有功值高于第一預(yù)期值，則上調(diào)該膠帶機的工作頻率；以及如果變頻后膠帶機的電機的電流值或有功值低于第二預(yù)期值，則下調(diào)該膠帶機的工作頻率，其中第一預(yù)期值大于第二預(yù)期值。
[0098]在又一實施例中，可以設(shè)置多個皮帶秤，每個皮帶秤安裝在當前膠帶機的中間位置，每個皮帶秤通過光纖連接到所述控制系統(tǒng)。所述控制裝置獲得實測煤流量，將實測值與所述測量煤流量比較，根據(jù)兩者的較大值調(diào)整當前膠帶機的工作頻率，將調(diào)整后的值發(fā)送給相應(yīng)的變頻器。
[0099]上述實施例為本發(fā)明的典型的實施方式，但本發(fā)明并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種膠帶機集控方法，其特征在于，包括: 1)在距膠帶機的機頭長度S處檢測煤流量，得到計算煤流量； 2)根據(jù)所述計算煤流量與閾值的比較結(jié)果，調(diào)節(jié)下一部膠帶機的工作頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠帶機集控方法，其特征在于，所述步驟2)還包括:當所述計算煤流量上升或下降變化值超過所述閾值一定幅度時，相應(yīng)上調(diào)或下調(diào)下一部膠帶機的轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠帶機集控方法，其特征在于，所述步驟2)還包括:根據(jù)膠帶機工作頻率和負荷量來設(shè)定距膠帶機的機頭長度S。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠帶機集控方法，其特征在于， 所述步驟1)包括: 1-1)每隔一段間隔時間Λ t在距膠帶機的機頭長度S處計算煤流量； 1-2)計算從距膠帶機的機頭長度S處到膠帶機機頭內(nèi)分布的煤流量，得到煤流量序列，選擇煤流量最大值Qmax作為所述計算煤流量； 1-3)測量距離膠帶機的機頭S長度處的煤流量Q1，作為所述閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膠帶機集控方法，其特征在于，所述煤流量最大值Qmax根據(jù)膠帶機的帶速動態(tài)計算而得到，所述間隔時間At由膠帶機帶速、距膠帶機的機頭長度S、煤流量而確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的膠帶機集控方法，其特征在于，所述步驟I)還包括:在距膠帶機的機頭長度S處檢測煤流量后，計算從距膠帶機的機頭長度S處到膠帶機機頭內(nèi)分布的煤流量，得到這一帶面上的煤流量值，作為所述計算煤流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠帶機集控方法，其特征在于，還包括:步驟3)根據(jù)各部膠帶機當前的負載來修正該膠帶機運轉(zhuǎn)頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膠帶機集控方法，其特征在于，在步驟3)中，如果變頻后膠帶機的電機的電流值或有功值高于第一預(yù)期值，則上調(diào)該膠帶機的工作頻率；以及如果變頻后膠帶機的電機的電流值或有功值低于第二預(yù)期值，則下調(diào)該膠帶機的工作頻率，其中第一預(yù)期值大于第二預(yù)期值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠帶機集控方法，其特征在于，還包括:3’)在當前膠帶機的中間位置加裝皮帶秤，獲得實測煤流量，將實測值與所述測量煤流量比較，根據(jù)兩者的較大值調(diào)整當前膠帶機的工作頻率。
10.一種膠帶機集控系統(tǒng)，用于對多部膠帶機動態(tài)變頻，其特征在于，包括: 多個牽引電機，每個膠帶機配置一個牽引電機； 多個變頻器，每個變頻器連接到一個牽引電機，用于控制牽引電機的工作頻率； 控制裝置，變頻器通過光纜連接到所述控制系統(tǒng)； 核子秤，所述核子秤設(shè)置在膠帶機上方，距膠帶機的機頭長度S處，所述核子秤通過光纜連接至所述控制裝置； 所述控制系統(tǒng)被配置為:接收所述核子秤測量的煤流量，計算得到計算煤流量；根據(jù)所述計算煤流量與閾值相比較，來調(diào)節(jié)下一部膠帶機的工作頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膠帶機集控系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置被配置為:當所述計算煤流量上升或下降變化值超過所述閾值一定幅度時，通過所述變頻器相應(yīng)上調(diào)或下調(diào)下一部膠帶機的工作頻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膠帶機集控系統(tǒng)，其特征在于，距膠帶機的機頭長度S根據(jù)末部膠帶機轉(zhuǎn)速和負荷量而設(shè)定。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膠帶機集控系統(tǒng)，其特征在于， 所述核子秤每隔一段間隔時間Λ t在距膠帶機的機頭長度S處計算煤流量； 所述控制裝置被配置為:計算從所述距膠帶機的機頭長度S處到膠帶機機頭內(nèi)分布的煤流量，得到煤流量序列，選擇煤流量最大值Qmax作為所述計算煤流量；測量距離膠帶機的機頭S長度處的煤流量Q1，作為所述閾值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的膠帶機集控系統(tǒng)，其特征在于，所述煤流量最大值Qmax根據(jù)膠帶機的帶速動態(tài)計算而得到，所述間隔時間At由膠帶機帶速、距膠帶機的機頭長度S、煤流量而確定。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的膠帶機集控系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置被配置為:在距膠帶機的機頭長度S處檢測煤流量后，計算從所述S處到膠帶機機頭內(nèi)分布的煤流量，得到這一帶面上的煤流量值，作為所述計算煤流量。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膠帶機集控系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置被配置為:根據(jù)各部膠帶機當前的負載來修正該膠帶機運轉(zhuǎn)頻率，并將修正值發(fā)送至變頻器，變頻器根據(jù)該修正值通過牽引電機控制該膠帶機的工作頻率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的膠帶機集控系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置被配置為:如果變頻后膠帶機的電機的電流值或有功值高于第一預(yù)期值，則上調(diào)該膠帶機的工作頻率；以及如果變頻后膠帶機的電機.的電流值或有功值低于第二預(yù)期值，則下調(diào)該膠帶機的工作頻率，其中第一預(yù)期值大于第二預(yù)期值。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膠帶機集控系統(tǒng)，其特征在于，還包括:多個皮帶秤，每個皮帶秤安裝在當前膠帶機的中間位置，每個皮帶秤通過光纖連接到所述控制系統(tǒng)； 所述控制裝置被配置為:獲得實測煤流量，將實測值與所述測量煤流量比較，根據(jù)兩者的較大值調(diào)整當前膠帶機的工作頻率，將調(diào)整后的值發(fā)送給相應(yīng)的變頻器。
【文檔編號】B65G43/00GK103466284SQ201310421044
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】周成軍 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華神東煤炭集團有限責任公司