CN110654806B - 一种预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法，包括获取皮带测速装置的速度信号和/或皮带变频器的负载转矩信号；将速度信号和/或负载转矩信号数值与预设值比较；当速度信号和/或负载转矩信号的数值低于正常预设值且高于下限值时，变频器能耗制动并控制前端给料机输出频率上限；当速度信号和/或负载转矩信号的数值高于正常预设值且低于上限值时，启动液压制动介入减速且控制前端给料机输出频率上限；当速度信号和/或负载转矩信号的数值超过上下限值时，控制前端的皮带和振动给料机停机，同时启动盘式制动介入减速、变频器减速停车，最后机械抱闸锁死完成停车。本发明具有性能可靠、控制简单、制动效果好、自动化程度高的特点。

Description

一种预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法

技术领域

本发明属于选矿设备技术领域，具体涉及一种能可靠、控制简单、制动效果好、自动化程度高的预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法。

背景技术

皮带输送机具有运输距离长、运送量大、运输速度高、耗电量较小、运行可靠、易实现自动控制等优点，在各种矿山生产中得到广泛的使用，被称为当代得力的输送设备。然而“飞车”限制了皮带输送机在大倾角长距离下运工况下的使用，也困扰着越来越多的用户。

一般情况下，皮带输送机“飞车”主要原因是下运角度超限，运送量超载。当皮带输送机超载，下运角度过大时，皮带及皮带上的物料在重力和惯性的作用下就会自行向下滑动，并且速度会逐步增大，就会造成“飞车”。在矿山生产中发生飞车时，如不立即制动，皮带机上输送的矿石会以极快的速度倾泻而下，将皮带机尾部漏斗破坏后，沿着矿仓顶部落到矿仓下部的公路或平台上，对公路或平台上行走的人、车带来重大安全隐患。

为了预防“飞车”，有通过改变传统的机头卸载点驱动，例如，把机头驱动部分安装在距机尾30m的地方，就会使皮带机下运的摩擦阻力增大，减少“飞车”的可能性，甚至杜绝“飞车”事故。但是，皮带机下运时，由于物料的重力作用使皮带机的顶皮带张紧，底皮带松弛，从而导致驱动主滚筒摩擦力骤减，加剧了皮带下滑速度，使皮带机发生“飞车”事故。为解决这一难题，一般采取改变传统皮带机用张紧绞车、钢丝绳直接张紧的方式，采用自动液压拉紧装置进行皮带机的张紧。然而，下行皮带机的电机启动后，运转方向与皮带（重力分力）方向一致，形成一个皮带运转方向相同的加速转矩，使皮带加速向下运转；运行中的皮带由于受到重力影响，从而形成一个向下的加速度，使皮带速度运转越来越快，现有技术中采用单一工频传动和机械、液压制动，难以满足实际生产的调速精度及精细制动要求。提高了皮带运输过程中的稳定性，一般采取机械制动、液压制动及变频器能耗制动等多种方式来防止“飞车”和提高调速的精度，但又会造成各个制动系统难以协调配合，使得整个皮带输送机的制动可靠性很难保证。此外，由于各个制动系统的特性不同，在紧急停机时若不恰当的制动介入，不仅会导致变频器及各制动系统的损坏，而且也难以在最短的时间内停止皮带，存在巨大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能可靠、控制简单、制动效果好、自动化程度高的预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法。

本发明包括数据获取、数据比对、加速控制、调速控制、停车Ⅰ步骤，具体包括：

A、数据获取：获取皮带上测速装置的速度信号和/或皮带驱动装置变频器的负载转矩信号；

B、数据比对：将速度信号和/或负载转矩信号的数值与预设值进行比较；

C、加速控制：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值低于正常预设值范围且高于下限值时，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限X；

D、调速控制：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值高于正常预设值范围且低于上限值X时，启动液压制动介入减速且控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限Y；

E、停车Ⅰ：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值超过上限值X或下限值时，控制前端的皮带和振动给料机停机，同时依次启动盘式制动介入减速、变频器减速停车，最后机械抱闸锁死完成停车。

本发明的有益效果：

1、本发明根据现有技术中一般通过将测速装置安装于皮带的辊筒处，由于皮带与辊筒之间存在微小滑动，导致测量速度与皮带实际速度略有偏差的问题，直接通过测速装置测量皮带的速度，同时将皮带驱动装置变频器的负载转矩信号作为控制参数，通过皮带速度信号及负载转矩信号，综合调节前端给矿机的振动给料机输出频率上限，从而控制给矿量，从源头上减少飞车事故概率，而且还实现了皮带输送机的精确调速及精细制动。

2、本发明以皮带运行速度来控制变频器的运行频率，从而实现皮带运行速度的闭环控制，有效提高了皮带输送机的精确调速能力。

3、本发明通过紧急停车时先停矿后延时盘式制动减速，通过减少皮带上矿物来减低重力分力，从而减轻皮带制动的扭矩，先经盘式制动减速，使变频器制动能可靠介入在速度降到一定值时，最后机械抱闸锁死完成停车，有效提高了整个系统的制动效果。

4、本发明通过对皮带速度信号及负载转矩信号的对比，分别针对不同的状况使各个制动系统在不相互干扰的前提下互相配合工作，从而实现皮带机的精确调速和有效避免“飞车”事故的发生。

附图说明

图1为本发明之实施例1流程示意图；

图2为本发明设备联系示意图；

图中：1-皮带，2-前端皮带，3-振动给料机，4-液压制动装置，5-盘式制动装置，6-机械抱闸，7-变频器，8皮带驱动电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1和2所示，本发明包括数据获取、数据比对、加速控制、调速控制、停车Ⅰ步骤，具体包括：

A、数据获取：获取皮带上测速装置的速度信号和/或皮带驱动装置变频器的负载转矩信号；

B、数据比对：将速度信号和/或负载转矩信号的数值与预设值进行比较；

C、加速控制：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值低于正常预设值范围且高于下限值时，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限X；

D、调速控制：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值高于正常预设值范围且低于上限值X时，启动液压制动介入减速且控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限Y；

E、停车Ⅰ：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值超过上限值X或下限值时，控制前端的皮带和振动给料机停机，同时依次启动盘式制动介入减速、变频器减速停车，最后机械抱闸锁死完成停车。

所述D步骤包括一次调速、二次调速、停车Ⅱ分步骤，具体包括：

D1、一次调速：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值首次高于正常预设值范围且低于上限值X时，启动液压制动介入减速且控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限Y1；

D2、二次调速：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值Y1并保持150～450s时，启动液压制动介入减速且控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限Y2；

D3、停车Ⅱ：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值Y2并保持450～750s时，控制前端的皮带和振动给料机停机，同时依次启动盘式制动介入减速、变频器减速停车，最后机械抱闸锁死完成停车。

所述D2分步骤中，当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值Y1并保持不超过150～450s时，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限Y3。

所述D3分步骤中，当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值Y2并保持不超过450～750s时，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限Y4。

所述Y2＜Y1＜X或Y4＜Y3＜X。

所述D3分步骤中速度信号的数值上限值为皮带正常速度的1.1倍。

所述给矿机的振动给料机输出频率上限X为42～50Hz。

所述D1分步骤中Y1上限为48Hz，所述D2分步骤中Y2为44Hz。

所述D2分步骤中Y3上限为46Hz，所述D3分步骤中Y4为42Hz。

所述D步骤和/或E步骤中，当速度信号和/或负载转矩信号的数值超过预设阈值时，产生报警信号。

所述测速装置采用投射式光电转速传感器或反射式光电转速传感器、压电式加速度传感器，所述投射式光电转速传感器或反射式光电转速传感器的光通圆盘通过摩擦轮与皮带摩擦连接。

所述液压制动的制动轮与皮带或驱动轴摩擦连接，所述盘式制动的制动盘与皮带的驱动轴同轴连接，所述机械抱闸的摩擦片与皮带或驱动轴摩擦连接。

实施例1：

某铁矿三选厂熔2#皮带皮带长度265m，皮带电机Y2-315S-4，功率110KW 额定电流：200A，额定电压：380V，设计坡度9.391度，设计处理能力1066 t/h，设计带速1.6m/s，启动方式为直接启动，电机启动后运转方向与皮带（重力分力）方向一致，形成一个皮带运转方向相同的加速转矩，使皮带加速向下运转。运行中的皮带由于受到重力影响，从而形成一个向下的加速度，使皮带速度运转越来越快，单一工频传动和机械制动难以满足实际生产的调速精度及精细制动要求。自安装投入生产以来，近六年时间共计发生21次飞车事故，最后一次飞车事故，直接造成系统配套的SEW减速箱一级传动轴齿轮轮齿折断，两端轴承损坏严重，其它两级传动齿轮及轴承也有不同程度的损伤，给设备运行带来巨大的安全隐患，发生飞车时，如不立即制动，胶带机上输送的铁矿石以极快的速度倾泻而下，将胶带机尾部漏斗破坏后，沿着矿仓顶部落到矿仓下部的公路上，对公路上行走的人、车带来重大安全隐患。后来，实施了熔2#皮带变频器能耗制动改造项目，提高了运输过程中的稳定性，然后还增设KZP型盘式制动器改造，解决了制动力不足的问题。但包括原有的原有的机械及液压制动，多套制动系统参与皮带的速度和制动控制，没有一个统一的控制系统整合各个制动系统，皮带制动的可靠性很难保证。为此，根据原有速度测量装置由于安装于皮带辊筒处，皮带与辊筒之间存在微小滑动，导致测量速度与皮带实际速度略有偏差的问题，将速度测量装置的投射式光电转速传感器之光通圆盘通过摩擦轮与熔2#皮带摩擦连接驱动转动，然后按照下述步骤进行控制。

S100：获取熔2#皮带上测速装置的速度信号和皮带驱动装置变频器的负载转矩信号。

S200：将速度信号和负载转矩信号的数值与控制器中的预设值进行比较。

S300：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值低于正常预设值范围且高于下限值时，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限为50Hz，从而控制给矿量以降低皮带驱动扭矩，使得皮带转速升高。

S410：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值首次高于正常预设值范围且低于上限值时，产生报警信号驱动报警器报警，启动液压制动介入减速且控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限为48Hz。

S420：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持300s时，产生报警信号驱动报警器报警，启动液压制动介入减速且控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限为42Hz；

当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持不超过150s时，产生报警信号驱动报警器报警，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限为46Hz。

S430：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持600s时，产生报警信号驱动报警器报警，控制前端的皮带和振动给料机停机，同时依次启动盘式制动介入减速、变频器减速停车，最后机械抱闸锁死完成停车；

当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持不超过450s时，产生报警信号驱动报警器报警，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限为44Hz。

S500：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值超过上限值或下限值时，产生报警信号驱动报警器报警，控制前端的皮带和振动给料机停机，同时依次启动盘式制动介入减速、变频器减速停车，最后机械抱闸锁死完成停车。

实施例2：

皮带设备如实施例1，按照下述步骤进行控制。

S100：获取熔2#皮带上测速装置的速度信号的负载转矩信号。

S200：将速度信号数值与控制器中的预设值进行比较。

S300：当数据比对中速度信号的数值低于正常预设值范围且高于下限值时，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限，下行皮带适当增加负荷，上行皮带适当降低负荷。

S410：当数据比对中速度信号的数值首次高于正常预设值范围且低于上限值时，产生报警信号驱动报警器报警，启动液压制动介入减速且控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限为48Hz。

S420：当数据比对中速度信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持450s时，产生报警信号驱动报警器报警，启动液压制动介入减速且控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限为44Hz；

当数据比对中速度信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持不超过250s时，产生报警信号驱动报警器报警，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限为46Hz。

S430：当数据比对中速度信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持750s时或高于上限值时，产生报警信号驱动报警器报警，控制前端的皮带和振动给料机停机，同时依次启动盘式制动介入减速、变频器减速停车，最后机械抱闸锁死完成停车；

当数据比对中速度信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持不超过550s时，产生报警信号驱动报警器报警，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限为42Hz。

S500：当数据比对中速度信号的数值超过上限值或下限值时，产生报警信号驱动报警器报警，控制前端的皮带和振动给料机停机，同时依次启动盘式制动介入减速、变频器减速停车，最后机械抱闸锁死完成停车。

Claims (10)

1.一种预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法，其特征在于包括数据获取、数据比对、加速控制、调速控制、停车Ⅰ步骤，具体包括：

A、数据获取：获取皮带上测速装置的速度信号和/或皮带驱动装置变频器的负载转矩信号；

B、数据比对：将速度信号和/或负载转矩信号的数值与预设值进行比较；

C、加速控制：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值低于正常预设值范围且高于下限值时，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限X；

D、调速控制：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值高于正常预设值范围且低于上限值时，启动液压制动介入减速且控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限Y；

E、停车I：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值超过上限值或下限值时，控制前端的皮带和振动给料机停机，同时依次启动盘式制动介入减速、变频器减速停车，最后机械抱闸锁死完成停车。

2.根据权利要求1所述预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法，其特征在于所述D步骤包括一次调速、二次调速、停车II分步骤，具体包括：

D1、一次调速：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值首次高于正常预设值范围且低于上限值时，启动液压制动介入减速且控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限Y1；

D2、二次调速：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持150~450s时，启动液压制动介入减速且控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限Y2；

D3、停车II：当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持450~750s时，控制前端的皮带和振动给料机停机，同时依次启动盘式制动介入减速、变频器减速停车，最后机械抱闸锁死完成停车。

3.根据权利要求2所述预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法，其特征在于所述D2分步骤中，当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持不超过150~450s时，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限Y2。

4.根据权利要求3所述预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法，其特征在于所述D2分步骤中，当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持不超过150~450s时，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限Y3。

5.根据权利要求4所述预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法，其特征在于所述D3分步骤中，当数据比对中速度信号和/或负载转矩信号的数值继续高于正常预设值范围且低于上限值并保持不超过450~750s时，变频器进行能耗制动并控制前端给矿机的振动给料机输出频率上限Y4。

6.根据权利要求5所述预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法，其特征在于所述Y2＜Y1＜X或Y4＜Y3＜Y1＜X。

7.根据权利要求2所述预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法，其特征在于所述D3分步骤中速度信号的数值上限值为皮带正常速度的1.1倍。

8.根据权利要求1所述预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法，其特征在于所述给矿机的振动给料机输出频率上限X为42~50Hz。

9.根据权利要求8所述预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法，其特征在于所述D步骤和/或E步骤中，当速度信号和/或负载转矩信号的数值超过预设阈值时，产生报警信号。

10.根据权利要求8所述预防皮带飞车的多制动装置综合控制方法，其特征在于所述测速装置采用投射式光电转速传感器或反射式光电转速传感器、压电式加速度传感器，所述投射式光电转速传感器或反射式光电转速传感器的光通圆盘通过摩擦轮与皮带摩擦连接。

Images