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帶式輸送機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的安全優(yōu)化研究

文檔作者：左澤云文檔來源：晉能控股煤業(yè)集團(tuán)宏泰礦山工程建設(shè)大同有限公司，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年10月03日
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優(yōu)化改造
2023年第6期 Mechanical Management and Development No.6, 2023
總第242期 機(jī)械管理開發(fā) Total242
D0I:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2023.06.050
帶式輸送機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的安全優(yōu)化研究
左澤云
（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)宏泰礦山工程建設(shè)大同有限公司， 山西大同037003)
摘要：以某大型礦區(qū)帶式輸送機(jī)為研究對象，綜合分析了現(xiàn)有的布置方式與啟動(dòng)方案所存在的問題，并詳細(xì)陳述
改進(jìn)措施所應(yīng)考慮的問題，提出了相應(yīng)的改造方案。根據(jù)改進(jìn)前后的對比數(shù)據(jù)可知，帶式輸送機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的安全性
與節(jié)能性得到了改善，變頻器的使用效率也得到了提高，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)的自動(dòng)化控制，且?guī)捷斔蜋C(jī)電纜線路
及相關(guān)電器設(shè)備元件也得到了保護(hù)。
關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；調(diào)速；自動(dòng)化控制
中圖分類號(hào)：TD528.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-773X(2023）06-0125-02
0引言
帶式輸送機(jī)是礦井生產(chǎn)中主要的運(yùn)輸設(shè)備之一，
其主要負(fù)責(zé)井下相關(guān)礦物向外傳送的任務(wù)[1-2]。另外，
帶式輸送機(jī)也是礦區(qū)耗能較多、易發(fā)生安全事故的設(shè)
備，因此對帶式輸送機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行安全性與節(jié)能
性改造具有十分重要的意義[3-4)。以某大型礦區(qū)帶式
輸送機(jī)為研究對象，綜合分析了其現(xiàn)有的布置方式與
啟動(dòng)方案所存在的問題，并詳細(xì)陳述改進(jìn)措施所應(yīng)考
慮的問題，提出了相應(yīng)的改造方案，并將方案應(yīng)用到
了實(shí)際。根據(jù)改進(jìn)前后的對比數(shù)據(jù)可知，改進(jìn)后的調(diào)
速系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，帶式輸送機(jī)的整體性能
得到提高，方案改進(jìn)效果良好，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
1工程背景
某大型煤業(yè)有限公司現(xiàn)場具有10部帶式輸送
機(jī)，其主要分布在主斜井（2部）、北部開采區(qū)（2部）、
外運(yùn)巷道（1部）南部開采區(qū)（5部）。其中在南部開采
區(qū)的5部帶式輸送機(jī)的輸送帶傳遞速度為2.5m/s，運(yùn)
輸量最大可達(dá)到600t/h，傳送帶的帶寬約為1.2m，且
其總長度可達(dá)6.25km，電機(jī)使用的總功率最大可達(dá)
到3540kW。
2 現(xiàn)存的問題
根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，帶式輸送機(jī)使用的總費(fèi)
用占礦區(qū)總成本支出的比例較高。另外，根據(jù)帶式輸
送機(jī)的運(yùn)行情況分析可知，導(dǎo)致其能耗高的主要原因
為：帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸線路較長，但電動(dòng)機(jī)的功率轉(zhuǎn)
化效率較低，電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在超負(fù)荷的工況下運(yùn)行，且
其經(jīng)常出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象；帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)為逆著煤
流運(yùn)動(dòng)方向啟動(dòng)，即由外部向內(nèi)部逐漸開啟運(yùn)行，這
就會(huì)導(dǎo)致外部的帶式輸送機(jī)會(huì)有較長的空載運(yùn)行階
段，造成電力的損耗與浪費(fèi)等嚴(yán)重的問題；帶式輸送
機(jī)的啟動(dòng)方式為雙變頻器啟動(dòng)，而在運(yùn)行過程中主要
采用工頻運(yùn)行，這就會(huì)導(dǎo)致大功率的浪費(fèi)，且變頻器
無法充分利用；該礦區(qū)的帶式輸送機(jī)缺乏自動(dòng)化的啟
動(dòng)管理系統(tǒng)，設(shè)備在運(yùn)行中具有較長的空載時(shí)間，以
等待滿足運(yùn)輸條件，這就會(huì)導(dǎo)致電能的浪費(fèi)與能源的
損耗。
綜合上述分析，該礦區(qū)現(xiàn)場所使用的啟動(dòng)方式不
能夠?qū)崿F(xiàn)真正的使用價(jià)值，這就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備能耗過
高、節(jié)能效果較差、啟動(dòng)不安全等問題，且在帶式輸送
機(jī)運(yùn)行過程中無法實(shí)現(xiàn)對速度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，故應(yīng)該提
出有效的改進(jìn)方案。
3安安全控制系統(tǒng)的改造方案
在實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)
定性時(shí),其主要的問題存在于如何實(shí)現(xiàn)防爆箱內(nèi)PLC
系統(tǒng)控制元件在使用期間的電流、電壓、頻率以及皮
帶的傳送速度等重要參數(shù)的收集、實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)行反
饋、通信網(wǎng)絡(luò)的建立、主機(jī)保護(hù)及工業(yè)環(huán)網(wǎng)與交換機(jī)
的連接等。其中，還包括如何實(shí)現(xiàn)對帶式輸送機(jī)在運(yùn)
行期間能夠智能調(diào)速，即狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測[5],并能夠?qū)?
現(xiàn)對帶式輸送機(jī)最佳的頻率匹配狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對變頻
器的充分運(yùn)用，提高帶式輸送機(jī)整體的性能等。
針對該礦區(qū)南側(cè)的5部帶式輸送機(jī)的改造，其應(yīng)
滿足在保證每一臺(tái)帶式輸送機(jī)原有功能不改變的前
提下，實(shí)現(xiàn)其調(diào)速系統(tǒng)安全與節(jié)能的控制。因此，在對
其調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，增加了關(guān)于PLC控制的防
止爆炸控制箱、接地控制箱、防止爆炸的電源箱、物料
傳遞傳感器、設(shè)備的安全啟動(dòng)與停止裝置，以及帶式
輸送機(jī)速度監(jiān)控傳感器和連接電纜等相關(guān)的裝置與
必要設(shè)備。改進(jìn)后的布置方式如下頁圖1和下頁圖2
所示。
根據(jù)圖1和圖2所描述的改進(jìn)方式可知，其主要
是在井下帶式輸送機(jī)的上方安裝有料流傳感器，這就
實(shí)現(xiàn)了對輸送機(jī)皮帶上的煤量進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，且該
裝置能夠?qū)崟r(shí)采集數(shù)據(jù)并傳送到PLC控制系統(tǒng)終
端。當(dāng)數(shù)據(jù)傳遞至控制系統(tǒng)之后，系統(tǒng)內(nèi)部程序?qū)?huì)
對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并根據(jù)內(nèi)部程序的計(jì)算
收稿日期：2022-04-23
作者簡介：左澤云（1993一），男，山西大同人，本科，畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，助理工程師，研究方向?yàn)殡姎夤こ獭?
（編輯：李俊慧）
·126· 第38卷
機(jī)械管理開發(fā)
jxglkfbjb@126.com
料流傳感器
南區(qū)二部膠
帶運(yùn)行信號(hào)1號(hào)變頻器2號(hào)變頻器
南區(qū)二部膠帶防爆電源箱去集控保護(hù)裝置
來自饋
電異笑
南區(qū)一部膠帶M
速度傳感器M
圖1南部采區(qū)帶式輸送機(jī)變頻節(jié)能控制裝置安設(shè)示意圖
巷道頂
料流傳感器
000
膠帶機(jī)
圖2 帶式輸送機(jī)料流傳感器安設(shè)位置示意圖（單位：mm）
結(jié)果，對帶式輸送機(jī)的變頻裝置發(fā)出實(shí)時(shí)的指令。變
頻器接到來自于控制系統(tǒng)的指令后，會(huì)及時(shí)調(diào)整帶式
輸送機(jī)的傳遞速度，這就實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)根據(jù)皮帶
上的煤量對傳動(dòng)速度進(jìn)行及時(shí)調(diào)控的功能，且調(diào)整的
過程中省去了人工干預(yù)，從而達(dá)到了帶式輸送機(jī)節(jié)能
與安全改造的目的。
4應(yīng)應(yīng)用效果分析
將所述改造方案應(yīng)用于該礦區(qū)南部開采區(qū)后，根
據(jù)現(xiàn)場的反映情況可知，帶式輸送機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)過
安全性與節(jié)能性改造后，輸送機(jī)上所安裝的變頻器的
使用效率得到了極大的改善，能夠充分發(fā)揮其變頻調(diào)
速的功能，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)的自動(dòng)化控制，增大了
輸送機(jī)的安全性與節(jié)能性；同時(shí)利用變頻器變頻調(diào)速
功能可以避免帶式輸送機(jī)長時(shí)間高速產(chǎn)生涌浪電壓
和電流，對帶式輸送機(jī)電纜線路及相關(guān)電器設(shè)備元件
起到保護(hù)作用。
另外，根據(jù)使用情況統(tǒng)計(jì)得到南部開采區(qū)改造前
表1 改造前后電機(jī)正常工作狀態(tài)下電流對比情況單位：A
電機(jī)第一臺(tái)第二臺(tái)第三臺(tái)第四臺(tái)第五臺(tái)
拖動(dòng)
芳空載重載空載重載空載重載空載重載空載重載
優(yōu)化140 250 100 140 90 120 80 110 80 100 前
優(yōu)化啟 50 250 40 140 35 120 30 110 30 100
后部分電機(jī)正常工作狀態(tài)下電流對比情況數(shù)據(jù)如表
1所示。對比表1中數(shù)據(jù)可知,南部開采區(qū)的帶式輸
送機(jī)在重載和空載情況下實(shí)行節(jié)能運(yùn)行時(shí)，可減少用
電負(fù)荷達(dá)到610kW，年節(jié)約用電量可達(dá)到3600000
kWh，年節(jié)約用電費(fèi)用180余萬元，帶式輸送機(jī)調(diào)速
系統(tǒng)的節(jié)能與安全改進(jìn)取得了良好的效果。
5紀(jì)結(jié)論
1)帶式輸送機(jī)的原調(diào)速系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)對變頻器
的充分利用，且在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了能耗大、安全性
低，且不能對帶速進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，需要提出有效的改
進(jìn)方案與技術(shù)。
2)采用改進(jìn)方案后，帶式輸送機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的安全
性與節(jié)能性得到了改善,變頻器的使用效率也得到了
提高，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)的自動(dòng)化控制；同時(shí)利用變
頻器變頻調(diào)速功能可以避免帶式輸送機(jī)長時(shí)間高速
產(chǎn)生涌浪電壓和電流，對帶式輸送機(jī)電纜線路及相關(guān)
電器設(shè)備元件起到保護(hù)作用。
參考文獻(xiàn)
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2021,30(4):46-48.
Safety Optimization Study peed Control System ofBe
Zuo Zeyun
( Jinneng Holding Coal Group Hongtai Mining Engineering Construction Datong Co.,Ltd., Datong Shanxi
037003)
Abstract: Taking a large mine belt conveyor as the research object, the problems of the existing arrangement and starting scheme are
comprehensively analysed, and the problems to be considered for the improvement measures are stated in detail, and the corresponding
transformation scheme is proposed. According to the comparison data before and after the improvement, it can be seen that the safety and
energy saving of the belt conveyor speed control system has been improved, the efficiency of the inverter has also been improved, the
automatic control of the belt conveyor has been realised, and the belt conveyor cable line and related electrical equipment components have
also been protected.
Key words: belt conveyor; speed control; automatic control

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