带式输送机节能技术研究及控制方案

带式输送机是煤炭、电力、矿山等重工业生产行业必不可少的运输设备，其主要优势在于输送距离远、装载量大。但经过研究，发展输送机存在能耗过高问题，这样就造成成本浪费，与当前行业节能降耗发展政策相反，所以，输送机节能技术研究成为当前一项十分重要的工作。

一、带式输送机能耗问题

在实际生产过程中，由于输送机装载量的增大，其能耗也随之增大，成为影响企业成本的一个主要因素。带式输送机的运转靠电动机的驱动作用，在运转中各个机械部件都会产生阻力。通过分析，阻力主要有基本阻力、倾斜阻力、附加阻力和特殊阻力4种。

其中，基本阻力是指输送带、物料以及托辊之间摩擦产生的阻力；倾斜阻力是指由于机身倾斜，物料产生的重力分量带来的阻力；附加阻力是指物料落在皮带上时，由于速度与皮带本身运行速度不同而产生了相对摩擦，或者是皮带被压弯后恢复时产生的阻力；特殊阻力是指对输送机进行改造后产生的阻力。有专家对输送机阻力的计算进行了相关研究，证明在长距离运输中，阻力的计算主要由基本阻力和倾斜阻力组成，而影响功率的参数则主要是输送机的运量以及输送机运行带速。

目前，带式输送机的运行主要以恒速运行为主，运行速度不能随装载量进行调节，当设备空载或者轻载运行的时候，电动机效率很低，浪费大量电能。空载和轻载运行的原因主要是由于生产不平衡所致。

不同地区，受地质赋存情况影响，产煤能力不同；同一地区，出煤量也不是永远保持一个定值，而是有一定的波动。所以，如果能够根据不同的装载量自动调节输送机带速，就能在运行过程中提高其做功效率，减少电耗的损耗。

二、带式输送机节能技术研究

1、输送机运量和带速的关系研究

通过分析输送机能耗问题可知，影响功率的主要参数是运量以及运行带速。可以得出，在相同带速下，运量越大则功率越大；在相同运量下，带速越高则功率越大。输送机在进行设计的时候，通常是按照大的运量计算其安全速度，但是实际生产中，输送机运量不是一直保持在较大值上，这就造成了功率的增加和电能的损耗。如果能够根据运量的大小，及时调整带速的快慢，这样既提高了输送机的效率，也达到了节能的目的。

2、运用模糊控制理论调节带速与运量

模糊控制理论的本质是运用数学和计算机语言来表示逻辑关系的一种控制系统，但是其数学模型和变成语言是模糊的逻辑关系而不是具体的规则。

通过分析可知，要降低输送机能耗，根据运量大小调节带速是关键。因此，利用模糊理论，可以建立运量、带速和带速变化率与输出功率之间的模糊关系，将这个三输入一输出的结构作为模糊控制器，其基本逻辑规则就是运量与带速之间的关系式。

模糊控制算法的实现是通过计算机程序完成的，在实际中一般是利用PLC进行程序的编写和控制。通过在PLC中存放模糊控制器的逻辑表，利用外部的传感器采集数据的变化，再调用PLC中的逻辑表就可以实现自动化的调节。

3、节能控制方案

根据前面的分析，利用模糊系统和PLC设计节能调节装置。通过测量输送机装载量、煤仓煤量以及目前输送机的运行速度，对输出速度进行调节。系统可以提前设定煤仓容量的合理范围，在合理范围内时，根据运量进行速度的调整；超出合理容量时，要减少产煤量；不足合理容量范围时，要对输送机进行停机。

整个系统可由检测部分、控制部分和驱动部分组成。其中，检测部分主要是检测输送机上煤流的厚度、输送机实时速度；控制部分则是利用PLC将输入转化为模拟量，之后输出随装载量变化而变化的速度；检测部分主要是变频器和通风机，变频器用来调节速度，通风机用来散热。

4、系统软件流程设计

软件流程按照控制方案进行简单设计，首先检测煤仓容量，如果煤仓超限或者不足则需要减少产量或者停机处理。如果煤仓容量合理，则进行装载量和带速的数据采集，通过判断采集数据是否合理来进行输出带速的计算。

本文从阻力方面分析了影响带式输送机输出功率的主要因素，同时分析了带速与装载量之间的关系。分析并提出了输送机节能方案，新型节能输送带的设计及应用，还有利用模糊控制理论和PLC控制技术，通过对装载量的数据采集，实现控制输出带速的目的。通过计算，对比了采用节能方案前后电动机的输出功率，根据假定的参数，节能率为13.9%，证明方案确实有一定的节能效果。