一种基于带式输送机实时运量的张紧力智能调节方法与流程

本发明涉及输送机智能控制，尤其涉及变频张紧装置智能控制，具体是指一种基于带式输送机实时运量的张紧力智能调节方法。

背景技术：

1、带式输送机是煤矿、港口、冶金、化工等领域散状物料连续运输的核心装备，正逐步向大型化、长距离、高带速、大运量方向发展。张紧装置作为带式输送机的关键组成部分，用于提供适当的张紧力以确保驱动滚筒与输送带之间具有足够的摩擦力传递驱动力，同时限制输送带垂度。张紧装置的控制效果直接影响带式输送机的运行安全与能效水平。

2、目前，带式输送机张紧装置主要分为重锤式、液压式和变频式三种类型。相对于重锤式和液压式张紧装置，变频式张紧装置以可编程控制器为控制核心，通过变频器调节电机收放钢丝绳实现自动张紧，具有张紧力可调、控制精度高、动态响应速度快等优点。

3、然而，现有的变频张紧装置通常按照最大负载工况设定张紧力目标值，且工作过程中采用恒定张紧力控制模式，导致在输送机处于空载、轻载等工况下，张紧力设定值远远超过输送机正常运行所需的输送带张力，造成能量浪费与设备过度磨损，在重载时，张紧力不足易出现输送带打滑现象。现有变频张紧装置多依赖张力传感器进行反馈调节，缺少速度传感器与主驱动电机编码器的比对机制以判断打滑，无法根据工况对张紧力进行智能调节。

4、综上所述，现有带式输送机张紧装置在张紧力动态适配、多源传感融合感知、系统协同控制等方面仍存在明显不足，因此，亟需一种能够基于实时运量动态调整张紧力目标值、融合多传感器数据实现工况感知与打滑判断、并与主驱动系统协同运行的智能张紧力调节方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于带式输送机实时运量的张紧力智能调节方法，以解决现有变频张紧装置因张紧力恒定设置导致的轻载能耗高、重载易打滑，传感器配置单一无法判断打滑和分工况调节以及张紧系统与主驱动系统缺乏协同的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于带式输送机实时运量的张紧力智能调节方法，包括：

3、s1、带式输送机启动后，获取带式输送机的瞬时料流量，基于瞬时料流量计算输送机的实时运量；

4、s2、根据输送机的实时运量确定输送机的运量工况，并调取运量工况对应的张紧力理论目标值，控制张紧装置将输送带的张紧力调整为张紧力理论目标值；

5、s3、输送带的张紧力调整后，获取带式输送机的主驱动电机转速、输送带实际运行速度，并基于主驱动电机转速计算输送带理论运行速度，根据输送带实际运行速度与输送带理论运行速度的速度差，对张紧力理论目标值进行补偿，输出张紧力调控目标值；

6、s4、基于张紧力调控目标值设定输送带的张紧力调控目标范围，根据输送带的张紧力调控目标范围，控制张紧装置对输送带的张紧力进行调节，直至输送带的实际张紧力位于输送带的张紧力调控目标范围内。

7、进一步地，s1中，对带式输送机的瞬时料流量进行时间积分累积，获得输送机的实时运量；

8、s2中，根据输送机的实时运量与输送机的额定运量的比值，判定运量工况，运量工况包括空载、、、、、、、、、、，表示带式输送机的额定运量。

9、进一步地，根据运量工况，计算驱动滚筒驱动输送带绕出的最小张力、输送带承载分支满足垂度要求的最小张力、输送带回程分支满足垂度要求的最小张力；

10、将、、的最大值作为对应运量工况的张紧力理论目标值。

11、进一步地，驱动滚筒驱动输送带绕出的最小张力为：

12、；

13、；

14、；

15、；

16、；

17、式中，表示输送机启动系数，表示欧拉系数，表示驱动滚筒与输送带的摩擦系数，表示输送带在驱动滚筒上的围包角，表示圆周驱动力，表示主要阻力，表示附加阻力，表示特种主要阻力，表示特种附加阻力，表示倾斜阻力，表示模拟摩擦系数，表示重力加速度，表示带式输送机运载段的长度，表示等效总质量线密度，表示承载分支托辊每米长旋转部分质量，表示回程分支托辊每米长旋转部分质量，表示每米长输送带的质量，表示每米长输送物料的质量，表示输送机倾角，表示运量工况对应的理论运量，表示输送带实际运行速度。

18、进一步地，输送带承载分支满足垂度要求的最小张力为：

19、；

20、式中，表示承载分支托辊间距，表示承载分支允许垂度率；

21、输送带回程分支满足垂度要求的最小张力为：

22、；

23、式中，表示回程分支托辊间距，表示回程分支允许垂度率。

24、进一步地，s3中，将输送带实际运行速度与输送带理论运行速度的速度差与预设的打滑阈值进行比对，当速度差未超过预设的打滑阈值时，判定输送带未发生打滑，当速度差超过预设的打滑阈值时，判定输送带打滑；

25、张紧力调控目标值为：

26、；

27、；

28、式中，表示张紧力调控目标值，表示补偿量，最小值取值函数，表示补偿系数，表示输送带实际运行速度与理论运行速度之间的速度差，表示补偿量上限，判定输送带未发生打滑时，补偿量为零，将张紧力理论目标值作为张紧力调控目标值。

29、进一步地，输送带的理论运行速度为：

30、；

31、式中，表示主驱动滚筒直径，为编码器采集的主驱动电机转速，表示主驱动单元的减速机速比。

32、进一步地，s4中，以张紧力调控目标值为中心，设定输送带的张紧力调控目标范围，根据输送带张紧力与钢丝绳拉力的转换关系，确定钢丝绳拉力的目标调控范围；

33、；

34、；

35、；

36、式中，表示张紧力调控目标范围的下限，表示张紧力调控目标范围对应的钢丝绳拉力目标的下限，表示张紧力调控目标范围的上限，表示张紧力调控目标范围对应的钢丝绳拉力目标的下限，表示计算目标范围的半宽度系数，表示对应的钢丝绳拉力，表示钢丝绳拉力折算系数。

37、进一步地，张紧装置为变频张紧装置，包括变频电机、张紧减速机、制动器、卷筒、钢丝绳、张力传感器、速度传感器、称重传感器、编码器、可编程控制箱和变频器，所述可编程控制箱内部配置有可编程控制器。

38、进一步地，当钢丝绳拉力大于时，可编程控制器向变频器发送反转运行频率指令，通过变频器控制变频电机反转带动卷筒松绳，通过减小钢丝绳拉力减小输送带的张紧力，直至输送带的实际张紧力回落至输送带的张紧力调控目标范围内；

39、当钢丝绳拉力小于时，可编程控制器向变频器发送正转运行频率指令，通过变频器控制变频电机正转带动卷筒紧绳，通过增加钢丝绳拉力增加输送带的张紧力，直至输送带的实际张紧力回升至输送带的张紧力调控目标范围内；

40、当钢丝绳拉力处于钢丝绳拉力目标范围内时，输送带的实际张紧力位于输送带的张紧力调控目标范围内，可编程控制器不向变频器发送频率调整指令，变频电机保持状态不变，变频器不输出驱动频率。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果：

42、本发明建立实时运量与输送带张紧力理论目标值的定量计算模型，能够根据实时运量，调取实时运量对应的输送带理论张紧力目标值，基于变频张紧装置，根据实时运量对物料运送过程中输送带的张紧力进行动态调整，实现了张紧力随运量变化的自动适配。相比现有技术中按最大负载工况恒定设定张紧力的方式，在空载和轻载工况下可显著降低张紧力设定值，减少设备能耗与机械磨损；

43、本发明通过多源传感器融合架构，在传统张力传感器闭环调节的基础上，增设速度传感器、编码器构成输送带打滑检测通道，能够独立于张力反馈判断输送带的运行状态，并在输送带发生打滑时自动增加输送带张紧力补偿量，实时根据运量和输送带运行状态计算输送带调控目标值，在保证输送带张紧力随实时运量进行动态调整的同时，快速抑制输送带打滑，解决了现有变频张紧装置依赖单一张力传感器、无法主动感知打滑的技术问题；

44、本发明通过可编程控制器与主驱动系统的相连接，实现了张紧装置与主驱动系统的协同运行，使张紧力能随主驱动系统的运行工况进行自适应协同调整，解决了现有张紧系统与主驱动系统缺乏协同的技术问题。