基于超声波的带式输送机多点煤流量监测系统设计

针对高带速、大运量矿用带式输送机煤炭瞬时流量难以实时准确测量的问题,设计了一种基于超声波的带式输送机多点煤流量监测系统,介绍了系统硬件、软件及煤流量检测算法设计。该系统利用超声波传感器和速度传感器获取带式输送机高速运行下的煤高、煤堆截面积、输送带速率等参数信息,并利用煤流量检测算法对数据进行拟合分析,计算出煤流量。测试结果表明,该系统能对输送带煤流量进行准确测量,测量精度达到91%。     

基于预见控制的带式输送机调速节能方法

针对目前的带式输送机变速节能控制方法均在短时间内对速度进行调节,速度突变易导致输送带撕裂、打滑的问题,提出了一种基于预见控制的带式输送机调速节能方法。该方法根据前一级带式输送机的物料运载量计算使下一级带式输送机以额定运载量运行所需的速度,通过预见控制调节下一级带式输送机运行速度;针对噪声对调速效果的不利影响,在预见控制中利用卡尔曼滤波对被控带式输送机状态进行最优估计,削弱噪声干扰,使调速过程平稳。仿真结果表明,该方法能充分利用带式输送机的运载能力,减少带式输送机功率消耗,在保证带式输送机安全运行的基础上达到了调速节能的目的。     

带式输送机智能预调速方法研究

带式输送机作为散装物料运输的主要装备,因其运距远、运量大、环境适应性强及运输成本低等特点,成为煤矿及其附属企业的重要运输工具之一。通过对带式输送机运行工况进行分析,以及输送机带速、运量和功率关系图,并采用落料区流量回归预测算法,得到输送带流量走势图的计算模型以及输送机最佳带速,制订了输送机智能预调速方案;通过Simulink对采用PID控制的输送机带速仿真,得到输送机带速智能控制曲线。该控制方法可以根据输送带负载百分比及时做出调整,且无明显的滞后,煤料流量预测模型可以和带速调节控制模型很好地结合,对带式输送机进行智能预调速控制。     

多机驱动大倾角带式输送机模糊控制算法

针对多电动机驱动的大倾角带式输送机重载启动与停止时物料下滑或滚动等问题,建立了多机驱动大倾角带式输送机模糊控制算法,介绍了大倾角带式输送机总体控制模型、带式输送机的速度设定算法和功率平衡模糊PID参数自整定算法。应用结果表明,该模糊控制算法能够根据煤流量的实时变化自动调节带式输送机的运行速度,速度控制误差小于2%,功率控制误差小于2.5%,能使4台驱动电动机功率趋于一致,实现了四机驱动带式输送机可靠、安全、节能运行。     

多级长皮带联合调速节能系统的设计

目前煤矿企业的带式输送机不论物料多少均恒速运行,造成了电能浪费,针对此情况本文设计了多级长皮带联合调速节能系统,该节能系统可根据带式输送机的实时运量调整带速,使运量与带速优化匹配。本文在可行性分析的基础上阐述了该节能系统的整体设计理念,并参照国标计算了节能效果。     

基于超声阵列的输送带动态煤量检测系统

输送带动态煤量检测是实现顺煤流启动和自动调速等多级带式输送机能耗优化措施的基础和关键。针对现有基于超声波的煤量检测方法精度较低、多超声波传感器之间易受干扰等问题,设计了基于超声阵列的输送带动态煤量检测系统。利用超声波测距原理,通过超声阵列实时检测各超声波传感器阵元对应检测点的煤料高度,采用横截面切片法计算单位时间内输送带上通过煤料的总体积,结合煤料堆积密度计算输送带实时煤流量及总煤量。为降低同频声波串扰及超声波在井下恶劣环境中衰减带来的误差,选用10路中心频率不同的超声波传感器阵元,布置为2×5线性阵列形式,通过多行超声波传感器对采集的煤高数据进行补偿,以提高煤高数据检测准确性。实时性分析结果表明,超声阵列检测速度在理论上满足带速为5 m/s的带式输送机煤量检测要求。实验结果表明：在0.125,0.170 m/s带速下,规则物料体积检测的平均相对误差分别为4.99%,5.16%;模拟实际工况条件下,煤量检测的平均相对误差为5.56%。在低带速状态下,该系统对规则物料和煤料的测量准确度达94%以上,基本实现了输送带动态煤量实时准确检测,满足带式输送机煤量检测需求。     

带式输送机煤流量自适应检测方法

针对现有带式输送机煤流量检测方法存在检测精度易受环境影响、实现过程复杂、信息提取耗时较长等问题,提出了一种基于机器视觉的带式输送机煤流量自适应检测方法。首先,采用基于小波变换的融合算法对带式输送机运输煤料原始图像进行增强处理,并采用OTSU算法将增强图像分割为胶带图像和煤料图像;然后,对煤料图像进行空洞填充、轮廓检测和面积计算等处理,获取煤料图像面积信息;最后,采用基于数学建模的煤流量检测算法,通过计算煤料瞬时体积获得煤流量检测值。试验结果表明,该方法平均检测时间约为30ms,检测结果与电子胶带秤测量结果的误差约为5%,满足带式输送机自动调速控制系统对煤流量检测实时性和准确性的要求。     

矿用带式输送机新技术应用前景分析

探讨了带式输送机智能自动化集中控制和无人值守技术、输送带防纵撕技术、节能降耗新技术、快速安装与回撤技术等新技术的引入和应用前景。从视觉功能、听觉功能和触觉功能3个方面阐述如何真正实现无人值守;介绍了一种新型矿用输送带纵向撕裂识别装置,该装置利用摄像机视频识别技术对输送带表面损伤进行实时识别和判断;分析得出以芳纶作为骨架材料的新型橡胶输送带、视频识别智能调速技术、低阻力不锈钢托辊的应用能够有效实现节能降耗;介绍了一种带式输送机无基础固定方式,实现了带式输送机的快速安装与回撤。矿用带式输送机新技术的应用将逐步实现高智能化集中自动控制、快速高效安装和回撤等功能,为煤矿实现安全高产高效打下坚实基础。     

长距离带式输送机三点驱动控制系统研究

针对目前带式输送机驱动控制研究忽略了输送带的黏弹性对启动过程的影响、不能较好地模拟带式输送机启动过程的问题,分析了输送带的力学特性及黏弹性模型,并选用Voigt模型对输送带进行建模;利用Simulink与AMESim联合仿真平台,分别对带式输送机的机械部分和电动机控制部分进行建模。根据直接转矩控制原理和协同控制思想设计了长距离带式输送机三点驱动控制系统。该系统采用主从控制策略,以头部驱动电动机为主驱动,其余为从驱动,控制带式输送机头部、中部、尾部3个驱动的输出转速和转矩,使得带式输送机以预设速度曲线平稳启动并运行。仿真结果表明,由于输送带的黏弹性作用及带式输送机加速度不断变化,导致带式输送机的负载转矩不断变化,但带式输送机头部、中部、尾部3个驱动均能很好地跟踪预设的启动速度,说明三点驱动控制系统能够很好地控制带式输送机的启动和运行过程。     

模糊控制在多级长皮带联合调速节能系统中的应用

多级长皮带联合调速节能系统是为降低带式输送机空载、半载恒速运行造成的电能浪费而设计的控制系统。它采用二维模糊控制算法同时控制多条带式输送机牵引电动机的转速,使得每台带式输送机带速与运量都能合理匹配,实现运输系统的整体节能。本文着重介绍本节能系统中二维模糊控制算法的设计。     

基于惩罚函数的异步电动机综合节能控制

针对现有异步电动机节能控制效果不理想的问题,提出了一种基于惩罚函数的综合节能控制装置的设计方案,建立了综合节能控制装置的优化模型。该装置在变频调速中采用动态调压技术,可动态调节电动机的端电压和频率,利用惩罚函数法对输出功率进行优化,使电动机变频调速系统运行于最佳模式,最终达到节能的目的。Matlab仿真结果表明,该综合节能控制装置综合了调压节能和调速节能的优点,具有良好的节能效果。     

主井带式输送机电控系统的变频改造

针对某煤矿主井带式输送机的节能改造需求,提出了该输送机电控系统的变频改造方案,介绍了改造后系统结构及其采用的ACS800变频器的控制原理,分析了改造后系统在实际应用中存在的问题及相应的解决办法。     

模糊小波神经网络的研究及其应用

针对小波神经网络训练时间较长且易陷入局部极小值的缺点,文章提出了将小波神经网络融合模糊算法的方法,并建立了模糊小波神经网络模型及其训练算法,给出了该模型在变频调速系统故障预测中的应用实例。应用结果表明,模糊小波神经网络提高了网络训练速度,达到了优良的函数逼近效果。     

矿井提升机控制技术研究现状与发展

分析了国内外直流、交流矿井提升机控制系统的现状与发展历程,重点介绍了双三电平拓扑结构下3种变频调速系统,即定子侧高压变频调速系统、同步电动机双三电平变频调速系统、交-直-交电压型双三电平SVPWM变频调速系统在矿井提升机控制系统中的应用,指出交-直-交电压型双三电平变频调速系统节能效果较好,最适用于矿井提升机控制系统。     

改进型小波包算法在变频调速系统故障诊断中的应用

在目前交-交变频调速系统故障诊断方法的研究基础上,文章提出了一种采用改进的小波包算法对交-交变频调速系统进行故障诊断的方法。文章在分析了标准的小波包算法原理及缺点的基础上,阐述了改进的小波包算法原理,并详细介绍了采用改进的小波包算法提取变频器故障信号特征量的方法。仿真结果表明:改进的小波包算法的计算量和占用的存储空间较标准的小波包算法少;与常规的诊断方法相比,基于改进型小波包算法的变频调速系统故障诊断方法具有准确度高、诊断速度快等优点。     

基于串级无模型自适应的外传子永磁同步电机跟踪控制

为解决现有煤矿皮带机传动系统占地空间大、传动效率低、维护频度高等问题,提出一种外转子永磁同步电机(outer-rotor PMSM)直接驱动结构,并将一种串级结构的无模型自适应控制算法应用到皮带机驱动电机的速度控制中。根据矿井皮带机的运行要求,给出该电机详细的设计参数和数学模型,设定了启动和稳态时的理想速度曲线。利用无模型自适应控制算法设计出串级无模型自适应控制律,并给出串级控制系统结构图。通过Matlab软件对外转子PMSM在煤矿皮带机的直驱伺服系统按照理想的启动“S”型曲线进行仿真,其结果表明：串级无模型自适应控制算法降低了速度跟踪误差,提高了调速控制精度,有效地抑制了系统噪声和负载变化带来的干扰,实现了皮带机良好的启动和稳态特性。     

基于PLC的双三电平中压变频调速系统设计

针对某矿老副井提升机电控系统采用TKD调速方式而存在能耗大、故障点多、可靠性差等问题,提出了一种基于PLC的双三电平中压变频器调速系统的改造方案;详细介绍了该系统中高低压配电系统、背靠背双三电平中压变频器、多PLC网络控制系统及上位机监控系统的硬件结构、工作原理及功能。实际应用表明,改造后的系统能耗低,运行稳定、可靠。     

新型中小功率矿井提升机双PWM变频调速系统的研究

针对中小功率交流矿井提升机电控系统转子串电阻调速造成能量浪费的现状,文章提出了一种新型的双PWM变频调速系统的设计方案,分别建立了三相电压型PWM整流器在三相静止坐标系和两相旋转d-q坐标系下的数学模型,研究了其前馈解耦控制策略及DSP实现,根据电流调节器输出的参考电压空间矢量直接计算了变频器电压空间矢量位置和作用时间,并给出了采用DSP实现的方法。仿真结果证明了该方案的有效性。