皮带运输机变频调速控制系统的改造与应用

康敏

【期刊名称】《《机械管理开发》》 【年(卷),期】2019(034)008 【总页数】2页(P204-205)

【关键词】皮带运输机; PLC; 变频器; 智能调速; 故障检测 【作 者】康敏

【作者单位】西山煤电集团有限责任公司 山西太原030024 【正文语种】中 文 【中图分类】TD634.1 引言

皮带运输机作为煤矿的主要输送设备，因其运输能力强、能耗低得到广泛应用。西山煤电集团有限责任公司原皮带运输机的控制系统在实际运行过程中易出现运行故障、停机故障时信号不显示、不能实现连锁控制等问题。为此，西山煤气化基于PLC技术采用变频控制器对原有的焦化厂皮带运输机控制系统改造优化，以提升设备的安全运行可靠性，使皮带运输机在发生故障时能够及时显示故障并实现投切功能。通过PLC可编程控制器改造后的皮带输送机实现了焦化厂各车间的远程自动化连锁操控。 1 故障因素分析

西山煤电有限责任公司的皮带运输机存在原煤运输量不稳定、超负荷运行时常常发生堵煤、欠速、急停等故障。生产过程中操作人员能依据故障信号快速地明确故障原因并及时维修处理。设备其他部分电控系统均有运行状态的信号显示，而设备的保护操作没有明确的原因信号显示。设备技术人员虽能查找到运输机的停机原因，并进行相应的维修，但故障检测效率低，输送机的运行能耗高、工效低。 2 未改造前电控系统分析

西山煤电有限责任公司对原皮带输送机的电气控制系统进行分析，重点通过对皮带运输机的电气线路的回路研究分析，电气线路的回路主要包括断路器、接触器、熔断器、隔离开关和控制保护装置等，设备的工作电压均为AC660 V。皮带运输机工作回路示意图如图1所示。

通过图1可知，在皮带输送机开启时，接触器吸合后工作回路连通，设备的电机开始转动。设备运行模式分为两类：一是设备生产过程中为集中控制模式，整个选煤厂的所有设备连锁启动；二是在设备出现故障或处于维修状态时，为就地控制模式，各个设备相互之间不连锁。设备回路的控制主要是通过接触线圈的通断电控制实现机器的启动和停止，此时的设备工作电压为AC220 V。控制回路中主要包括跑偏保护、堵煤保护、急停保护等电子设备常闭点。按下设备启动按钮时，接触器线圈通电，接触器闭合，皮带机启动。按下停机按钮，皮带输送机则停止运行。 图1 皮带运输机电气回路示意图 图2 皮带运输机工作回路示意图 3 PLC变频技术改造方案 3.1 控制系统方案设计

变频控制系统的改造，保留原控制系统的工作回路，重点对控制系统的接触线圈控制回路进行优化改造，优化改造后的系统示意如图2所示。

由图2可知，1至4号继电器均安装在皮带机的机头控制箱内，转换开关、按钮、

指示灯等分别安装于控制台上。系统改造后跑偏保护处于常开点位置，改造后3号指示灯和对应的3号继电器线圈连接，当设备跑偏时，常开点转为闭合状态，继电线圈与指示灯通电，指示灯亮。

根据改造优化后的电控系统工作原理，设备处于机尾停止、急停、堵煤等保护的操作原因相同。通过设备控制台上显示的信号能清楚的看到停机原因，对设备检修及排障等提供了清晰的指示。同时优化后的控制回路在设备需要停机维修时，可直接将设备常开点转变为常闭点。 3.2 皮带输送机控制系统启动方式

皮带输送机的变频技术改造除了对控制回路优化，还对启动方式进行优化（见图3）。优化后的电控系统使用施耐德电气公司生产的ATS48软启动器。设备启动时电流以一定速度上升至设定值，能避免电流升高对设备的冲击问题，增强了对电机的保护作用。同时优化后的软启动器具有控制启动条件功能，有效提升皮带运输机工效。

图3 改造后的皮带运输机启动方式 3.3 联动控制优化

西山煤电集团有限责任公司的皮带运输机与其他原煤机械设备联合运转使用，当其它设备出现故障是，如果运输机仍处于运行状态时，皮带机会发生空载运行，降低输送机的使用功效。当皮带输送机处于故障状态时，如果其它设备仍然处于运行状态是，会使皮带上面堆积大量煤炭，造成安全隐患。因此需要对皮带运输机与破碎机等各设备之间进行联动控制；即当其他某一设备出现故障时，皮带运输机不能启动，并对其进行闭锁。当皮带运输机发生故障时，破碎机等其它设备不能启动，对其闭锁控制。 4 效果分析

西山煤电集团有限责任公司于2019年3月对焦化厂的皮带运输机电控系统进行变

频技术改造后，经历了为期一个月的联合试运转。皮带输送机的运行状态稳定，控制系统有保护动作提示功能。设备运行过程中，检修人员能依据故障信号提示准确知道故障位置，能避免在设备发生故障时对设备各部件进行的检测及查找故障原因，减小了设备的维修难度。当设备保护电子元件发生故障时，操作员能通过转化开关立刻恢复设备运行。设备改造后皮带运输机工作效率明显提高，并且经济效益提升明显。通过对设备经济效益分析，每年为该厂节约设备检修费用和人工成本约35万元。皮带输送机的变频控制系统改造方案通过加装ATS48软启动器与控制回路的保护切投功能、保护提示功能，技术改造成本低、效率显著。皮带输送机的连锁控制可依靠PLC控制器编程实现。 5 结论

西山煤电集团有限责任公司针对该厂皮带输送机的运行故障问题，基于PLC技术对电气控制系统进行变频改造，优化了皮带运输机的电机启动方式及控制回路。通过改造实现了设备的安全启动和各种保护提示及投切等功能，输送机的故障自动检测和检修时间大幅缩减，同时降低了检修难度和维修成本，实现了设备间的连锁操控，提高了皮带输送机的运行安全稳定性，保障了西山煤电集团有限责任公司的正常生产秩序。 参考文献

【相关文献】

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