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带式输送机节能控制策略的设计

文档作者：窦颖文档来源：西山煤电( 集团)有限责任公司教育中心		点击数：	更新时间： 2025年10月03日
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总第2 0 1 期
2 0 2 0 年第1 期
机械管理开发
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 201
No. 1 ,2 0 2 0
设计理论与方法 D01:10.16525/j .cnki.cnl4-1134/th.2020.01.023
带式输送机节能控制策略的设计
窦颖
( 西山煤电( 集团)有限责任公司教育中心， 山西太原030053〉
摘要：在分析当前带式输送机耗能因素的基础上，分析了节能改造的思路，提出将变频调速应用其中的想
法，采用模糊控制规则实现对带式输送机变频调速的控制，并对节能效果进行了验证，最终应用效果良好，值
得推广。
关键词：带式输送机节能控制变频调速效果
中图分类号:TD528.1 文献标识码:A 文章编号：1003-773X( 2020)01-0049-02
引言
目前，应用于综采工作面的带式输送机存在能
耗过大、事故频发的现象，为此带式输送机的节能性
能及其安全系数是确保综采工作面高效生产及节能
生产的关键[1]。目前，带式输送机在工作面是以恒定
带速所运行的，而该速度是以最大载重量所设计的。
但是，在实际生产中带式输送机并不是时刻以满载
状态运行，此时若仍采用上述策略即会造成电能的
浪费,还会加剧带式输送机等部件的磨损。为解决上
述问题，需提出一套全新的带式输送机控制策略，已
达到节能减排的目的，为实现综采工作面的绿色、高
效、安全生产奠定基础。
1 带式输送机节能控制思路
就带式输送机的节能而言，一般从采用减少系
统功耗和提高系统传动效率两个方面着手实施。其
中，减少系统功耗需通过优化系统运行中的各项参
数、减少设备的投人量以及减少设备运行期间的阻
力实现；提高系统传动效率可通过采用高效驱动系
统以及其他高效能设备实现。上述两项措施在优化
改造时成本较高，而且其节能效果受所选用设备的
性能所决定，并不是最有效的节能思路。
针对当前带式输送机在综采工作面的运行状
态，以最大载荷下的恒定速度运行。当带式输送机未
达到满载要求时将会造成电能的浪费。为解决上述
“大马拉小车”的问题,需要求带式输送机能够根据
实时负荷自动调整其运行速度，达到速度与载荷相
匹配的状态，从而达到节能的目的[2]。因此，将变频
调速的控制思路应用于带式输送机的节能控制中，
以最低成本达到最佳节能效果。
2 带式输送机变频调速系统变频调速理论基础
目前，变频器在工业生产中的应用相对频繁且
收稿日期:2019-07-22
作者简介：窦颖（1986— ）,女，本科,毕业于黑龙江科技大学机械
电子工程专业,教师。
应用范围相对广泛，其主要功能是实现对交流异步
电机的软启动、变频调速、过载保护和过流保护功
能[4]。变频调速原理如公式(1 )所示：
n = 6 0 J { 1-s ) /p . (1)
式中:n 为提升机电机的转速;/ 为提升机电机的频
率M 为提升机电机的转差率;p 为提升机电机的极
数。由公式（1)可知，通过调整电机的频率可实现对
电机转速的调节,进而实现提升机转速的平滑调节。
带式输送机变频调速系统应用的基础在于系统
可实时对带式输送机所运送物料的状态及带式输送
机的温度、压力等参数的实时监测和采集，并将上述
所采集的数据上传于PLC和上位机中，通过对上述
参数的对比分析对变频器的输出频率进行调整，从
而达到对电机转速的控制，最终实现对带式输送机
带速的控制。
3 带式输送机节能控制策略的设计
3 . 1 带式输送机能耗原因分析
在综采工作面的实际生产中，为了确保整个工
作面生产的安全性，采用逆煤流的方式启动综采工
作面的各个设备，即先启动主带式输送机，然后启动
顺槽皮带机，最后启动采煤机。也就是说，在采煤机
启动时带式输送机以空载的状态运行，而运行速度
为最大载重的运行速度，从而造成了电能的浪费[3]。
此外，针对配有煤仓的煤矿带式输送机的带速还
需根据煤仓中煤炭储量及变化率等参数进行控制。
3 . 2 节能控制方法的选取
目前，应用于工业中最为广泛的控制方法包括
有PID控制、模糊控制、自适应控制等。其中,PID主
要控制线性控制系统，而模糊控制主要针对非线性
控制系统。综合分析PID控制和模糊PID控制的理
论基础，综合考虑综采工作面环境恶劣等因素，本文
中的带式输送机节能控制方法采用模糊控制。
3 . 3 模糊控制策略的设计
带式输送机节能控制的依据包括有带式输送机
• 50 • 机械管理幵发jxglklbjh@ 126.com 第3 5 卷
的实时载重量、煤矿煤仓煤炭储量、带式输送机载重
变化率以及给煤量变化率W。因此，依据如表1 所示
的模糊控制思路对不同输入、输出量下的模糊控制
规则进行设定。
表1 模糊规则设计思路
思路输人量输出量
I 带式输送机实时载重
n 载重变化率、采煤机连续开采时间
m 皮带载质量、载重变化率
IV 皮带载质量、采煤机连续开采时间带式输送机带速
V 皮带载质量、煤仓煤炭储存量
VI 皮带载质量、煤层煤炭变化率
vn 皮带载重变化率、煤仓煤炭储存量
基于上表得出不同皮带载重量、煤仓煤位的下
皮带输送机的实时带速。带式输送机的变频调速系
统依据不同带速下的电压和频率对输送带的速度进
行控制，实现了节能控制的目的[5]。
4 节能控制效果的验证
将上述节能控制策略应用于某矿带式输送机的
控制。该矿带式输送机的相关参数如表2 所示。
表2 带式输送机参数
参数名称指标
倾角/ ( ° ) 11
皮带长度/m 2 013
皮带带宽/m 2 100
最大带速/(irrs-1) 6
带式输送机每天运行时间为20 h , 每年运行天
数为300 d。基于节能控制策略下带式输送机不同载
重下运行时间如表3 所示。
表3 中:M 为带式输送机满载时的运量;~为带
式输送机的最大运行速度。带式输送机每天可节约电
能为：195 x 20-(2 x 5/6+3 x 2/3+4 x 1/2+4 x 1/3+3 x
表3 带式输送机工作情况
带式输送机载重运行时间/h 运行速度/(m V )
2 5
T Vm
M M
6 丁3 2
T Vm
M M
*3~~~1 4 12~ Vm
M 2M
2 3~ 4 1
2M 5M
~3 6~ 3 i6
" ^
M --A / 〇4 1
T Vm
1/6+4 x 1/6) x 195=2 301 kW*h。则每年所节约的电费
为:2301 kW.h/d x 300d x (X5 元 /kW.h=345 150 元。
S 结语
带式输送机作为综采工作面的关键运输设备，
为倡导当前“绿色生产”的理念，实现带式输送机的
节能生产，充分考虑改造成本和节能效果的综合因
素下，采用变频调速的控制理念应用于带式输送机
的控制中，并经试验应用取得较好的节能效果。因
此，可将变频调速的思路应用于综采工作面的其他
设备的节能控制中，从真正意义上实现综采工作面
的节能改造。
参考文献
[ 1 ] 黄民,魏任之.矿用钢绳芯带式输送机实时工况监测与故障诊
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统的硬件设计[J ] .工矿自动化,2007( 1) : 37-40.
[ 4 ] 唐印伟，路延秋.矿用大型带式输送机控制系统优化设计研究
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[ 5 ] 刘鸿利.基于载荷检测的煤矿带式输送机控制系统[J].工矿自
动化,2018,44(10):85-88.
(编辑:越靖)
Design of Energy Saving Control Strategy for the Belt Conveyor
Dou Ying
( Education Center of Xishan Coal and Power (Group) Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 030053)
A bstract： On the basis of analyzing the current energy consumption factors of belt conveyor, this paper analyzes the
idea of energy saving reform, puts forward the idea of applying frequency conversion speed regulation in it, uses fuzzy
control rules to realize the control of frequency conversion speed regulation of belt conveyor, and verifies the energy
saving effect.
Key w ords： belt conveyor; energy saving control; frequency conversion speed regulation; effect

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