刮板输送机及其自适应调速方法

867 编辑：中冶有色技术网来源：青岛中加特电气股份有限公司

2023-11-24 13:30:31

权利要求书： 1.一种刮板输送机自适应调速方法，其特征在于，所述方法为：

获取采煤机在所述刮板输送机上的位置，根据所述采煤机的实时位置和所述刮板输送机的长度，将所述采煤机位置量化为数值X，X＞0；将所述采煤机位置量化为数值X的方法为，X= A+Ws×(100-A)/Wm，其中，A为设定值，0<A<100，Ws为采煤机实际位置值，Wm为刮板输送机长度；

通过所述刮板输送机的运行数据确定所述刮板输送机运行时的空载转矩值Tk和满载转矩值Tm；

获取所述刮板输送机的实际负载Ts，计算所述刮板输送机的负载量化值F=（（Ts-Tk）/X）*100；

根据所述刮板输送机的负载量化值F、空载转矩值Tk和满载转矩值Tm计算实际运量量化值Y=（F*100）/（Tm-Tk）；

以所述运量量化值Y为调速依据，对所述刮板输送机进行调速。

2.根据权利要求1所述的刮板输送机自适应调速方法，其特征在于，以所述运量量化值Y为调速依据，对所述刮板输送机进行调速的方法为：

将所述实际运量量化值Y的100%分成n个分段；

确定所述刮板输送机的最大速度Smax和最小速度Smin，将Smax和Smin之间的速度分成n个速度，所述Y的分段数与所述速度的个数对应；

根据所述Y调速，获取所述Y所在的分段，控制所述刮板输送机的输出速度为所述Y所在的分段的对应速度。

3.根据权利要求1所述的刮板输送机自适应调速方法，其特征在于，以所述运量量化值Y为调速依据，对所述刮板输送机进行调速的方法为：

确定所述刮板输送机的最大速度Smax和最小速度Smin,所述刮板输送机的设定速度为Sx=Y×（Smax-Smin）/100 +Smin。

4.根据权利要求1所述的刮板输送机自适应调速方法，其特征在于，所述Ws位于机尾处时Ws=Wm， X=100；所述Ws位于机头处时Ws=0，X=A。

5.根据权利要求1所述的刮板输送机自适应调速方法，其特征在于，所述空载转矩值Tk和满载转矩值Tm为平均单台驱动的转矩值或总转矩值。

6.根据权利要求2所述的刮板输送机自适应调速方法，其特征在于，所述刮板输送机处于升速过程时，所述Y达到某一分段的下限值时，所述刮板输送机的输出速度设定为所述分段的对应速度。

7.根据权利要求2所述的刮板输送机自适应调速方法，其特征在于，所述刮板输送机处于降速过程时，所述Y达到某一分段的下限值-M之后，再切换到下一速度。

8.一种刮板输送机，其特征在于，包括用于驱动刮板输送机的变频器、控制器和位于所述刮板输送机上的采煤机，所述控制器按照权利要求1-7任意一项所述的调速方法控制所述变频器的输出速度。

说明书：一种刮板输送机及其自适应调速方法技术领域

本发明属于刮板输送机调速控制技术领域，具体涉及一种刮板输送机及其自适应调速方法。

背景技术

在煤矿综采工作面当中，刮板输送机是煤炭经过采煤机开采下来的第一道运输设备。在煤矿开采中应用广泛，每个综采工作面都需要用到这个设备。

刮板输送机一般采用多驱动，至少在刮板输送机的机头和机尾处各有一台驱动电机，总功率根据工作面条件不同各有不同，小的总功率有500kW，较大功率的刮板输送机总功率有的达到4800kW。

随着变频技术的发展，目前大多刮板输送机均已采用变频驱动。变频驱动将启动加速过程延长，消除了启动时的电气冲击和机械冲击。已经得到很多用户认可。虽然刮板输送机变频驱动已经普及化，但是刮板输送机的自动调速运行并没有成熟可靠的应用方案，刮板输送机上有采煤机来回行走，也不方便加装传感器来探测运煤量。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种基于采煤机位置和变频负载转矩的刮板输送机自适应调速方法。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种刮板输送机自适应调速方法：

获取所述采煤机在所述刮板输送机上的位置，根据所述采煤机的实时位置和所述刮板输送机的长度，将所述采煤机位置量化为数值X，X＞0；

通过所述刮板输送机的运行数据确定所述刮板输送机运行时的空载转矩值Tk和满载转矩值Tm；

获取所述刮板输送机的实际负载Ts，计算所述刮板输送机的负载量化值F=（（Ts-Tk）/X）*100；

根据所述刮板输送机的负载量化值F、空载转矩值Tk和满载转矩值Tm计算实际运煤量量化值Y=（F*100）/（Tm-Tk）；

以所述运量量化值Y为调速依据，对所述刮板输送机进行调速。

如上所述的刮板输送机自适应调速方法，以所述运量量化值Y为调速依据，对所述刮板输送机进行调速的方法为：

将所述实际运煤量量化值Y的100%分成n个分段；

确定所述刮板输送机的最大速度Smax和最小速度Smin，将Smax和Smin之间的速度分成n个速度，所述Y的分段数与所述速度的个数对应；

根据所述Y调速，获取所述Y所在的分段，控制所述刮板输送机的输出速度为所述Y所在的分段的对应速度。

如上所述的刮板输送机自适应调速方法，，以所述运量量化值Y为调速依据，对所述刮板输送机进行调速的方法为：

确定所述刮板输送机的最大速度Smax和最小速度Smin,所述刮板输送机的设定速度为Sx = Y×（Smax-Smin）/100 +Smin。

如上所述的刮板输送机自适应调速方法，将所述采煤机位置量化为数值X的方法为，X= A+Ws×(100-A)/Wm，其中，A为设定值，0<A<100，Ws为采煤机实际位置值，Wm为刮板输送机长度。

如上所述的刮板输送机自适应调速方法，所述Ws位于机尾处时Ws=Wm， X=100；所述Ws位于机头处时Ws=0，X=A。

如上所述的刮板输送机自适应调速方法，所述空载转矩值Tk和满载转矩值Tm为平均单台驱动的转矩值或总转矩值。

如上所述的刮板输送机自适应调速方法，所述刮板输送机处于升速过程时，所述Y达到某一分段的下限值时，所述刮板输送机的输出速度设定为所述分段的对应速度。

如上所述的刮板输送机自适应调速方法，所述刮板输送机处于降速过程时，所述Y达到某一分段的下限值-M之后，再切换到下一速度。

一种刮板输送机，包括用于驱动刮板输送机的变频器、控制器和位于所述刮板输送机上的采煤机，所述控制器按照上述的控制方法控制所述变频器的输出速度。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明获取采煤机运行时在刮板输送机的实时位置值；读取、记录刮板输送机变频器的运行转矩值，通过数据分析得到刮板输送机的空载转矩值和满载转矩值；通过对变频器转矩、速度、采煤机位置的相关运算，模拟出刮板输送机的当前运煤量；根据计算出的运煤量来调节刮板输送机的给定速度；整个调速过程不需要任何辅助传感器的参与，可靠性更高。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本发明具体实施例控制方法流程图。

图2为本发明具体实施例控制装置的原理框图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

刮板输送机的变频驱动方式主要有变频器加变频电机和变频一体式电动机两种。本发明的调速方法适用于以上两种变频驱动方式。

实施例1

如图1所示，本实施例提出了一种刮板输送机自适应调速方法，具体说明如下：

S1、采煤机位置的确定：

获取采煤机在刮板输送机上的实时位置，获取刮板输送机的长度Wm，刮板输送机的长度Wm为已知值。

根据采煤机的实时位置和刮板输送机的长度，将采煤机位置量化为一个在A-100的数值X，X＞0。

具体的，将采煤机位置量化为数值X的方法为，X= A+Ws×(100-A)/Wm，其中，A为设定值，0<A<100。Ws为采煤机实际位置值，可以通过采煤机的定位模块获取，或者通过第三方通讯获取。Wm为刮板输送机长度。

Ws位于机尾处时Ws=Wm， X=100； Ws位于机头处时Ws=0，X=A。

设A值的意义在于剔除采煤机本身长度的影响，并且保证X会大于0，后续步骤中可以当作除数用。

S2、空载转矩值Tk和满载转矩值Tm的确定：

通过刮板输送机的运行数据确定刮板输送机运行时的最小值和最大值，分别对应空载转矩值Tk和满载转矩值Tm。

空载转矩值Tk和满载转矩值Tm可以为平均单台驱动的转矩值或总转矩值，不影响运算结果。

S3、计算刮板输送机的负载量化值F：

获取刮板输送机的实际负载Ts，Ts可直接通过变频器获取。考虑采煤机的位置因素和刮板输送机的实际负载Ts，计算刮板输送机的负载量化值F=（（Ts-Tk）/X）*100。

其中，Ts和Tk均是平均单台驱动的转矩值，或者，Ts和Tk均是总转矩值。

S4、计算实际运煤量量化值Y：

根据采煤机位置影响后的负载量化值F、空载转矩值Tk和满载转矩值Tm计算实际运煤量量化值Y=（F*100）/（Tm-Tk）。

S5、以Y为依据，实现刮板输送机的自动调速运行：

本实施例为分段调速方式，调速过程如下：

（1）将实际运煤量量化值Y的100%分成n个分段；则第1分段为100%～（（100%-（100/n）%），第2分段为（（100%-（100/n）%）～（（100%-2×（100/n）%），依次类推。

例如当n=4时，第一分段为100%～75%；第2分段为75%～50%；第3分段为50%～25%，第四分段为25%～0。

当然，每个分段之间也可以不等分。比如可以分成（0～20）、（20～50）、（50～80）、（80～100）四个分段。

（2）根据现场实际情况确定刮板输送机变频器输出的最大速度Smax和最小速度Smin，将Smax和Smin之间的速度分成n个速度， Y的分段数与所述速度的个数对应。例如，速度下限是1000，上限是1500 ；分成四份，那么就是1000、1166、1333、1500，或者，1000、1200、1300、1500。

（3）根据Y调速，获取Y所在的分段，控制刮板输送机的输出速度为Y所在的分段的对应速度。

其中，在刮板输送机处于升速过程时， Y达到某一分段的下限值时，刮板输送机的输出速度设定为该分段的对应速度。

在刮板输送机处于降速过程时， Y达到某一分段的下限值-M之后，再切换到下一速度。本实施例经过一定时间的延时，可以防止因Y的波动导致设定速度的波动。

刮板输送机运行时虽然总的趋势可以计算出，但是运行瞬时转矩是不断变化的，采用运量直接作为负反馈调节速度，实现无极调速，实际上速度反而会不断变化，运行稳定性差。本实施例采用分段调速的方法是合理的调速方法，运量Y在一个阶段之内对应某个固定速度。

本实施例能够实现刮板输送机的自动调速，可以减少设备的无效电能损耗和设备的损耗，实现设备运行的节能降耗要求；可以减少20%以上的无效磨损，延长设备的使用寿命，加上节省降耗，大大降低设备的使用成本；可以真正实现设备的变频调速运行，有利于变频驱动的推广。

本实施例还提出了一种刮板输送机，如图2所示，包括用于驱动刮板输送机的变频器、控制器和位于刮板输送机上的采煤机，控制器按照上述的控制方法控制变频器的输出速度。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例以Y为依据，实现刮板输送机的自动调速运行的方式不同，本实施例为线性化调速方式：

Y=（F*100）/（Tm-Tk），（0≤Y≤100）。

确定刮板输送机的最大速度Smax和最小速度Smin,刮板输送机的设定速度为Sx=Y×（Smax-Smin）/100 +Smin。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。