一种多级串联式胶带输送机运输系统的优化控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多级串联式胶带输送机运输系统的优化控制方法，包括：根据单级胶带输送机的滚筒阻力、驱动功率及带速之间的关系，确定胶带上负荷质量一定时的最小驱动功率；根据串联式胶带输送机上下游接续关系及物料平衡方程，得到满载时的最小带速；基于所述最小驱动功率和所述最小带速，得到优化控制目标函数；通过所述优化控制目标函数和各级胶带之间的速度控制方法，实现串联式胶带输送机运输系统的节能优化控制。本发明专利技术根据胶带输送机的负载率(或填充率)与其运转速度之间的优化关系以及串联式胶带输送系统中上、下游胶带机的煤流关系，实现了对多级串联式胶带输送机运输系统的优化控制。统的优化控制。统的优化控制。

【技术实现步骤摘要】
一种多级串联式胶带输送机运输系统的优化控制方法


[0001]本专利技术涉及胶带输送机系统控制的优化
，特别是涉及一种多级串联式胶带输送机运输系统的优化控制方法。

技术介绍

[0002]胶带输送机是煤矿生产中的主要运输设备，它具有结构简单、安全可靠、维护方便、连续性以及容易实现自动化等诸多优点，在煤炭生产过程中得到广泛的应用。在现代化的矿井中，由于设计开采的纵深和面积越来越大，造成煤炭运输的距离在不断加长。煤矿胶带运输系统通常是由多条胶带输送机以串联接力方式运行的，即煤炭由工作面装载点进入胶带，然后经过多级接力，最终输送到地面储煤仓或者煤场，完成原煤的输送任务。
[0003]对于由多条胶带输送机构成的运输系统来说，由于煤炭的散料特质以及输送的方向性，为了避免堆煤的发生通常采用逆煤流(或顺煤流)的启动控制方式。一旦启动结束，胶带运输系统就以额定带速连续运行。但是，由于煤炭生产的不连续性和产出量的不确定性，胶带输送机上的来煤量常常不能达到满载状态(负载率小于1)，即各胶带输送机经常处于空载、轻载或非满载状态。在运行过程中，胶带输送机的运转有相当一部分是克服自身的阻力，在空载、轻载以及负载率小于1等状态下，如果其仍然以额定带速运转，势必造成极大(不必要)的电能浪费和设备磨损，影响胶带输送机的使用寿命和系统的运转效率，这是我国煤炭企业胶带运输系统普遍存在的问题。为了改善这一缺陷，本专利技术根据胶带输送机的负载率(或填充率)与其运转速度之间的优化关系以及串联式胶带输送系统中上、下游胶带机的煤流关系，提出一种胶带输送机系统的优化控制方法。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种多级串联式胶带输送机运输系统的优化控制方法。
[0005]本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种多级串联式胶带输送机运输系统的优化控制方法，包括以下步骤：
[0007]根据单级胶带输送机的滚筒阻力、驱动功率及带速之间的关系，确定胶带上负荷质量一定时的最小驱动功率；根据串联式胶带输送机上下游接续关系及物料平衡方程，得到满载时的最小带速；基于所述最小驱动功率和所述最小带速，得到优化控制目标函数；通过所述优化控制目标函数和各级胶带之间的速度控制方法，实现串联式胶带输送机运输系统的节能优化控制。
[0008]优选的，基于所述单级胶带输送机的结构和力学分析，得到所述单级胶带输送机的滚筒阻力F
U
，如下式：
[0009]F
U
＝F
UK
+A
·
q
G
＝F
UK
+K
·
γ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0010]其中，F
UK
为胶带输送机的运行阻力，q
G
为胶带上每米所载物料的质量；A为胶带输送机的结构系数；K＝A
·
q
GN
为比例系数，q
GN
为胶带上每米所载物料的额定质量；γ＝q
G
/q
GN
为胶带输送机的填充率。
[0011]优选的，通过所述单级胶带输送机的滚筒阻力F
U
计算驱动滚筒所需的驱动功率P
GT
：
[0012]P
GT
＝F
U
v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0013]其中，F
U
为滚筒阻力，v为胶带机的带速。
[0014]优选的，所述驱动功率P
GT
包括空载功率和载荷功率，其中，所述空载功率为克服空载阻力所需的驱动功率，所述载荷功率为克服物料阻力所需的驱动功率，所述空载功率和载荷功率均与所述带速有关。
[0015]优选的，所述空载功率和载荷功率均与所述带速成正比，用于通过减小带速实现节能优化。
[0016]优选的，当所述带速最小时，得到所述最小驱动功率min{P
QD
}：
[0017]min{P
QD
}＝{F
U
,v
min
,η
CD
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0018]其中，F
U
为滚筒阻力，v
min
为胶带机的最小带速，η
CD
为胶带输送机的传送效率。
[0019]优选的，所述优化控制目标函数为：
[0020][0021]其中，P
iQD
为第i个胶带输送机的传送功率，γ
i
为第i个胶带机的填充率，v
imin
为第i个胶带输送机的最小带速，F
iUN
为第i个胶带机的额定阻力，η
iCD
为第i个胶带输送机的传送效率。
[0022]优选的，在所述多级串联式胶带输送机中包括上游胶带输送机和下游胶带输送机，根据所述上游胶带输送机的填充率和带速，调节所述下游胶带输送机的带速达到最小，用于使所述下游胶带输送机的填充率最大。
[0023]优选的，所述各级胶带之间的速度控制方法包括：
[0024]根据所述上游胶带输送机的填充率和带速来调节下游胶带输送机的带速；当所述上游胶带输送机的填充率或带速增加时，所述下游胶带机的带速增加，当所述上游胶带输送机的填充率或带速减小时，所述下游胶带机的带速减小。
[0025]本专利技术的有益效果为：
[0026](1)使各级胶带输送机均能实现满载运行，提高输送系统的利用率；
[0027](2)节约各级驱动电动机所消耗的不必要的电能；
[0028](3)减少运输系统不必要的磨损，延长设备的使用寿命；整体上使企业实现了降本增效的目的。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术实施例中胶带输送机示意图，其中L、β、H、ω和F
U
分别为胶带输送机的长度、安装倾斜角度、垂直高差、运转角速度和运行阻力(滚筒阻力)；
[0031]图2为本专利技术实施例中串联式胶带输送机接续示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例中以串联方式接续的n台胶带输送机运输系统示意图；
[0033]图4为本专利技术实施例中胶带输送机带速改变控制过程示意图，其中(a)为升速过程，(b)为降速过程。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级串联式胶带输送机运输系统的优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据单级胶带输送机的滚筒阻力、驱动功率及带速之间的关系，确定胶带上负荷质量一定时的最小驱动功率；根据串联式胶带输送机上下游接续关系及物料平衡方程，得到满载时的最小带速；基于所述最小驱动功率和所述最小带速，得到优化控制目标函数；通过所述优化控制目标函数和各级胶带之间的速度控制方法，实现串联式胶带输送机运输系统的节能优化控制。2.根据权利要求1所述的多级串联式胶带输送机运输系统的优化控制方法，其特征在于，基于所述单级胶带输送机的结构和力学分析，得到所述单级胶带输送机的滚筒阻力F
U
，如下式：F
U
＝F
UK
+A
·
q
G
＝F
UK
+K
·
γ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，F
UK
为胶带输送机的运行阻力，q
G
为胶带上每米所载物料的质量；A为胶带输送机的结构系数；K＝A
·
q
GN
为比例系数，q
GN
为胶带上每米所载物料的额定质量；γ＝q
G
/q
GN
为胶带输送机的填充率。3.根据权利要求2所述的多级串联式胶带输送机运输系统的优化控制方法，其特征在于，通过所述单级胶带输送机的滚筒阻力F
U
计算驱动滚筒所需的驱动功率P
GT
：P
GT
＝F
U
v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)其中，F
U
为滚筒阻力，v为胶带机的带速。4.根据权利要求3所述的多级串联式胶带输送机运输系统的优化控制方法，其特征在于，所述驱动功率P
GT
包括空载功率和载荷功率，其中，所述空载功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：高沛林，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：