基于智能调速的煤矿带式输送机控制系统研究

发布时间：2020-07-12 03:23

【摘要】：带式输送机作为井下主要的煤料运输设备,在煤矿生产过程中起着重要的作用。随着煤炭行业生产结构不断地升级优化,带式输送机逐渐向自动化、智能化、信息化方向发展。本文以王家岭煤矿带式输送机控制系统为背景,针对目前带式输送机系统功耗大、控制结构单一等问题,设计了带式输送机智能控制系统。(1)通过对带式输送机运行阻力及功率关系的分析,对影响带式输送机系统能耗的因素进行总结。其中,输送机启动方式、输送机带速与煤流量对功率的影响较大,本文将逆煤流与顺煤流启动方式进行了对比,得出顺煤流启动方式具有更好的节能效果;针对煤矿生产中煤流量与带速不匹配造成的能源损耗问题,通过分析带速与煤流量之间的关系,建立了一种带速与煤流量合理匹配的模型。(2)通过对煤流量、带速与功率之间关系的分析,本文提出了一种基于IBSA-T-S的模糊神经网络节能模型。该模型融合了模糊控制与神经网络,借助T-S模糊神经网络建立以输送机带速和煤流量为网络输入节点,以功率为输出节点的输送机节能模型,利用自适应高斯函数作为隶属函数以实现节能模型与实际模型的最佳匹配,并利用改进的鸟群算法对神经网络进行优化,提高网络收敛速度和寻优效果。通过对神经网络进行训练,结果表明,该模型能够实现带速与煤流量的最优匹配,降低了井下带式输送机的无效能耗。(3)针对带式输送机调速过程中多电机功率不平衡的问题,本文采用了以电动机电流作为功率控制依据的主从控制策略,该策略以主电机电流作为从电机功率的给定,使从电机功率跟随主电机以实现功率平衡。通过对电机功率不平衡时的电流响应进行仿真,结果表明,该策略能够使主从电机的电流偏差减小,从而使各电机的输出功率相对平衡。(4)以王家岭煤矿为背景,对井下带式输送机智能控制系统的硬件和软件进行设计。硬件以PLC为核心,实现了井下带式输送机智能控制、远程监控、综合保护等功能。采用IFIX组态软件对输送机系统进行可视化界面设计,实现了对带式输送机的实时监测、数据查询、检修报警等功能。在王家岭煤矿进行现场测试,结果表明,该系统能有效地对井下输送机系统进行集中控制,同时能达到节能降耗的目的。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD634.1;TP273
【图文】：

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我国煤炭总消耗量达 35.5 亿吨[2]，总消费量较去费在我国一次能源消费中处于主导地位[3]。煤炭史上最高能达 90%，近年来，随着工业生产模式的使得煤炭消费增速明显放缓[4]。我国物料运输费 11%，美国约占 10%~20%，我国在运输上的消费相总能源消耗的比重[6]为 69.2%，2015 年降到了 64%计划（2014 年—2020 年）》中指出：到 2020 年比实现煤矿的节能控制至关重要。机作为运输物料的主要设备，具有结构简单、运行控制、受环境及地形影响较小等优点[8]。因此，广行业，尤其在煤矿井下运输中起着至关重要的作用行业的能耗占总能耗的 40%-65%，其中，带式输、破碎机、绞车等[9]井下大型耗能设备所消耗的电。根据带式输送机的结构可以看出其具有很大的节结构如图 1-1 所示。

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1 绪论以实现驱动功率平衡。（3）智能控制系统的设计为方便井上调度室对井下输送机的运行情况进行实时监控，输送机智能应具有监测监控、远程操作和综合保护等功能。当输送机出现故障时，报警提示并开启保护装置；当井下发生突发情况时，井上人员可以采取以保障井下人员的安全。主要研究内容和结构安排（Main content and structure ofper）针对煤矿井下带式输送机控制系统研究现状及问题分析，设计了一套具耗功能的智能控制系统，本文研究内容及论文结构如图 1-2 所示。

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Belt Conveyor在煤矿实际生产中为实现带式输送机的节能运行，需要对其产生功率损进行分析。本章对矿用带式输送机的结构进行了概述，通过对带式输送力和功率之间关系的分析，总结了影响带式输送机功率损耗的因素。针式对功耗的影响，将逆煤流启动方式与顺煤流启动方式进行了比较，通出顺煤流启动方式具有更佳的节能效果；针对输送带速度与煤流量对功，分析了输送带速度、煤流量与载荷之间的关系，为实现带式输送机的控制提供了理论依据。王家岭带式输送机结构分析（ Structural Analysingjialing Belt Conveyor）以山西王家岭煤矿的多驱动大功率超长距离带式输送机系统为背景。王井下带式输送机采用的是头部双滚筒三电机，尾部单滚筒单电机的多点，其矿用带式输送机的结构如图 2-1 所示。

【参考文献】