一种带式输送机节能控制装置及方法与流程

1.本发明涉及电气工程技术领域，具体涉及一种带式输送机节能控制装置及方法。


背景技术：

2.目前国内煤矿运输系统由多条带式输送机搭接而成，启动方式绝大多数采用逆煤流启动方式，这种方式会造成带式输送机的长时间空转，浪费大量的电能，也会造成设备的损耗，且这种现象在很多煤矿也普遍存在。
3.下面以察哈素煤矿为例说明，察哈素煤矿主运输系统包含第一刮板机，第二刮板机，上仓皮带机，主斜井皮带机，转载皮带机，东郊一部皮带机，东郊二部皮带机，南北段皮带机，东西段皮带机，第一顺槽皮带机，第二顺槽皮带机。在以往的设备开启流程中，是先启动离采煤工作面最远的第一刮板机和第二刮板机，然后按照逆煤流的顺序，确定前级皮带已经到达满速的情况下，开启下一级皮带。通过这种启动方式，从第一台设备开启到整个主运输系统启动完成，时间花费要在30至40分钟，造成了设备大量时间在进行空转以及无故损耗。
4.由此可见，如何能够使皮带运行就能处于有煤的状态，从而实现节能和降低损耗的效果为本领域需解决的问题。


技术实现要素：

5.针对于现有煤矿运输系统存在耗能的技术问题，本方案的目的在于提供一种带式输送机节能控制装置，其通过设置一个主控制系统，实时监测煤量，通过煤量的变化，采用顺煤流方式启动皮带的煤流节能控制装置；在此基础上，还给出了控制方法，从而实现节能的效果，很好地克服了现有技术所存在的问题。
6.为了达到上述目的，本发明提供的带式输送机节能控制装置，包括若干控制分站，若干煤量监测传感器，环网和主控制系统；所述若干控制分站分别放置在各条皮带机机头控制室，对各条皮带机进行控制以及数据的采集；所述若干煤量监测传感器分别设置于各条皮带机的前后部上，以监测皮带上的煤量；所述环网把若干控制分站，若干煤量监测传感器和主控制系统连接起来；所述若干控制分站，若干煤量监测传感器将采集后的数据通过环网传输至主控制系统上并对皮带机上的煤流量进行数据的处理及检测，以此来控制煤矿运输系统的启停。
7.进一步地，所述若干控制分站包括若干防爆控制分站以及若干非防爆控制分站；若干防爆控制分站以及若干非防爆控制分站分别与环网连接，通过环网将采集的数据传输至主控制系统。
8.进一步地，所述若干控制分站内设有plc系统并与环网连接，plc系统将采集的数据通过环网传输至主控制系统。
9.进一步地，所述主控制系统包括若干台工控机；所述每台工控机设有数据处理分析系统；所述数据处理分析系统对若干控制分站和若干煤量监测传感器所采集的数据进行
分析和处理。
10.为了达到上述目的，本发明提供的带式输送机节能控制装置的控制方法，包括：
11.通过控制器和传感器在输送系统的每条输送机皮带机头处形成检测区域；
12.通过传感器对经过每个检测区域的输送机皮带上的煤流量进行检测；
13.将实时检测并收集皮带机的煤流量数据通过井下环网传输至主控制系统进行数据处理和分析；
14.通过主控制系统对数据处理分析后，控制相应输送皮带机的启停。
15.进一步地，通过主控制系统中的数据处理分析系统对数据进行处理和分析，如若检测到皮带上无煤，则通过控制器控制后级运输皮带处于停止状态；如若检测到皮带上有煤，则通过控制器控制后级运输皮带进行启动运输。
16.本发明提供的一种带式输送机节能控制装置及方法，其通过设置一个主控制系统，实时监测煤量，通过煤量的变化，采用顺煤流方式启动皮带的煤流节能控制装置，从而实现节能的效果。
附图说明
17.以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
18.图1为本带式输送机节能控制装置的整体结构图。
19.图2为察哈素煤矿运输系统与节能控制装置的装配结构图，
20.图3为察哈素煤矿运输系统的整体结构图。
具体实施方式
21.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
22.针对于现有煤矿运输系统存在耗能的技术问题，本方案提供带式输送机节能控制装置，其通过设置一个控制系统，实时监测煤量，通过煤量的变化，采用顺煤流方式启动皮带的煤流节能控制装置，从而达到节能的效果。具体的，集控系统平台先启动与出煤工作面搭接的顺槽带式输送机，通过煤量监测传感器采集的信息，监测到带式输送机上有煤时，启动后级带式输送机，以此类推，实现顺煤流启动。
23.煤矿以往采用的是逆煤流启动方式，这种方式会造成带式输送机的长时间空转，浪费大量的电能，也会造成设备的损耗，顺煤流启动跟据带式输送机上有煤时才会启动相应设备，大大降低了空载率，实现高效节能。
24.参见图1，煤流节能控制装置包括若干个控制分站100，若干个煤量检测红外传感器，煤矿环网200，另外还配设有主控制系统300；通过控制分站100和煤量检测红外传感器对皮带机400数据和皮带上的煤量进行检测和数据的收集，将数据通过煤矿环网200传输至主控制系统300进行数据的分析和处理后控制煤矿运输系统。其中，每条带式输送机400分别配置一台控制分站，各控制分站内分别装有s7
‑
1500高性能plc，plc可以采集传感器数据并对带式输送机400进行控制操作；对每台plc分配相应的ip地址，通过煤矿环网200，采用tcp通讯方式进行数据交换，并汇总至主控制系统300上，主控制系统300对各控制分站传送来的数据进行处理和显示，实现对主运输系统沿线带式输送机运行状态的显示，并实现一
键启停和顺煤流启车功能。
25.其中若干控制分站100包括若干防爆控制分站120以及若干非防爆控制分站110。
26.常见的，煤矿运输系统包括若干条带式输送机400，一般分别放置在井下和井上；由于因煤矿井下设备有防爆要求，井下的若干带式输送机400采用防爆设计，因此，若干防爆控制分站120分别对应设置在若干条井下带式输送机皮带机400机头控制室，进行控制和采集井下各皮带机400的数据。
27.若干非防爆控制分站110分别对应设置在若干条井上带式输送机皮带机400机头控制室，进行控制和采集井上各皮带机的数据。
28.这里非防爆控制分站110与防爆控制分站120的数量不做限定，可根据煤矿运输系统中皮带机400的数量而定。
29.其中，若干非防爆控制分站110与若干防爆控制分站120分别与煤矿环网200井下连接，通过以太网通讯井下数据交互，实现包含十一条带式输送机的整体运输系统的节能控制。
30.这里煤矿环网200包括若干以太网交换机，若干以太网交换机相互连接构成环形拓扑结构，并与主控制系统300连接，将控制分站100所收集的数据传输至控制系统。
31.同时，若干煤量监测红外传感器，离皮带机头200米和500米位置各放置一台，即位于皮带机头的前部和后部，用以检测皮带上的煤量。
32.进一步地，主控制系统300为整个煤流节流控制装置的核心，其包括两台工控机和数据处理分析系统；其中，每台工控机内部均设有数据处理分析系统。其中，一台工控机可对各控制分站传送来的数据进行处理和显示，实现对主运输系统沿线带式输送机运行状态的显示；另一台工控机作为冗余热备。
33.通过在每条带式输送机400在前部和后部位置分别安装的煤量监测红外传感器，将信号传送至相应控制分站100的plc内，启动时，带式输送机位于后部煤量监测红外传感器监测到有煤后，系统开始给后级带式输送机发出开车指令；停车时，带式输送机位于前部煤量监测红外传感器监测到无煤后，系统对带式输送机发出延时停车指令；以此实现整条运输系统的顺煤流启停控制。
34.对数据进行分析和处理后通过工控机控制煤矿运输系统进行相应的控制操作。
35.以下举例说明一下本方案在使用时的工作过程；这里需要说明下述内容只是本方案的一种具体应用示例，并不对本方案构成限定。
36.下面以察哈素煤矿为例说明，参见图2
‑
图3，察哈素煤矿主运输系统包含第一刮板机，第二刮板机，上仓皮带机，主斜井皮带机，转载皮带机，东郊一部皮带机，东郊二部皮带机，南北段皮带机，东西段皮带机，第一顺槽皮带机，第二顺槽皮带机。
37.其中，第一刮板机，第二刮板机，上仓皮带机，主斜井皮带机为井上带式输送机，分别连接有非防爆控制分站110，转载皮带机，东郊一部皮带机，东郊二部皮带机，南北段皮带机，东西段皮带机，第一顺槽皮带机，第二顺槽皮带机为井下带式输送机，分别连接防爆控制站120。
38.同时，除了位于最后级的第一刮板运输机和第二刮板运输机之外，其余每条带式输送机前后部均设有一台煤量监测红外传感器。
39.非防爆控制分站110和防爆控制站120分别通过煤矿环网200连接至主控制系统
300。
40.其中，运输系统启停的流程如下所示：
41.在调度室操作方式正确，在主控制系统300上按下启动按钮；
42.第一顺槽带式输送机中的第二台煤量监测红外传感器检测到煤量或者第二顺槽带式输送机中的第二台煤量监测红外传感器检测到煤量
→
解除东西段胶带机联锁
→
启动东西段胶带机
→
延时30秒判断东西段胶带机启动返回故障
→
延时40秒投入东西段胶带机联锁
→
东西段胶带机中第二台煤量监测红外传感器检测到煤量
→
解除南北段胶带机联锁
→
启动南北段胶带机
→
延时30秒判断南北段胶带机启动返回故障
→
延时40秒投入南北段胶带机联锁
→
南北段胶带机中的第二台煤量监测红外传感器检测到煤量或者东胶二部胶带机中的第二台煤量监测红外传感器检测到煤量
→
解除东胶一部胶带机联锁
→
启动东胶一部胶带机
→
延时30秒判断东胶一部胶带机启动返回故障
→
延时40秒投入东胶一部胶带机联锁
→
解除转载胶带机联锁
→
启动转载胶带机和主斜井胶带机
→
延时30秒判断转载胶带机和主斜井胶带机启动返回故障
→
延时40秒投入转载胶带机和主斜井胶带机联锁
→
主斜井胶带机中的第二台煤量监测红外传感器检测到煤量
→
解除上仓胶带机联锁
→
启动上仓胶带机和刮板机
→
延时30秒判断上仓胶带机启动返回故障
→
延时40秒投入上仓胶带机和刮板机联锁。
43.在调度室操作方式正确，在主控制系统300上按下停止按钮；
44.停第一顺槽带式输送机和第二顺槽带式输送机
→
判断东西段胶带机无煤(条件：第一顺槽带式输送机和第二顺槽带式输送机停车，同时东西段胶带机煤量数组均为0)
→
延时5秒停东西段胶带机
→
判断南北段胶带机无煤(条件：东西段停车，同时南北段胶带机煤量数组均为0)
→
延时5秒停南北段胶带机
→
判断东胶一部胶带机无煤(条件：南北段停车和东胶二部停车，同时东胶一部胶带机煤量数组均为0)
→
延时5秒停东胶一部胶带机
→
判断东胶一部胶带机停车同时满足条件：煤量监测红外传感器大于20，小于50
→
停转载机胶带机
→
判断主斜井胶带机无煤(条件：转载机停车，同时主斜井胶带机煤量数组均为0)
→
停主斜井胶带机
→
判断上仓胶带机无煤(条件：主斜井胶带机停车，延时50秒)
→
停上仓胶带机.
→
延时60秒停刮板机。
45.由上述方案构成的一种带式输送机节能控制装置，其通过设置一个控制系统，实时监测煤量，通过煤量的变化，采用顺煤流方式启动皮带的煤流节能控制装置，从而实现节能的效果。
46.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。