矿用下运带式输送机电控系统设计.doc

1、摘要 带式输送机是输送能力最大的连续输送机械之一。由于下运带式输送机在技术上和经济上对生产相对有优势，因此备受关注，已成为地面选煤厂和煤矿井下煤炭运送的主要设备，但长距离、大运量的下运带式输送机的设计及应用仍需要进一步的完善。本文分析了常用带式输送机的现状和技术难点,特别是大型带式输送机的核心技术(包括带式输送机可控软起动技术与制动技术、动态分析与监测技术)、设备性能及其可靠性、寿命等。电气控制系统是带式输送机的控制核心，其工作的可靠性将直接影响带式输送机各台电动机的起动、停止以及正常运行。本课题在分析研究了下运带式输送机的运行特点基础上，针对下运带式输送机的总体设计，通过PLC与变频器的组合

2、系统控制下运带式输送机的运行，有效控制和及时检测下运带式输送机在运行时出现沿停、跑偏、超速、撕带、打滑、超温、烟雾等故障。关键词：下运带式输送机；电气控制系统；故障监测；PLC IAbstract It is one of the largest continuous conveyor transport machinery transmission capacity. Due to downward belt conveyor technically and economically to produce relative advantage, so much attention, it h

3、as become ground coal preparation plant and coal mine coal major equipment deliveries, but long-distance, large capacity under the transport belt Design and Application of conveyor still needs further improvement. This paper analyzes the current situation and technical difficulties common belt conve

4、yor, especially for large belt conveyor core technologies (including conveyor controlled soft start technology and brake technology, dynamic analysis and monitoring techniques), equipment performance and its reliability, longevity and so on. Electrical control system is the core of the belt conveyor

5、, the reliability of its work will directly affect each station conveyor motor starting, stopping and running. The issue at the basis of analysis of the operating characteristics of the lower belt conveyor, belt conveyor for lower overall design, by the following combination of PLC and inverter cont

6、rol system of belt conveyor operation, effective control and timely detection of downward belt conveyor runs along appears to stop, deviation, speeding, tear tape, slip, over-temperature, smoke and other failures.Keywords: lower transport belt conveyors; electrical control systems;fault monitoring;P

7、LC1目录1 绪论11.1 设计背景及意义11.2 下运带式输送机的介绍11.2.1 下运带式输送机结构11.2.2 运行工况21.2.3 可控启动系统21.2.4 制动控制系统31.3 本设计的主要内容42 下运带式输送机的电气设备概述42.1 运行阻力计算52.2 电动机选型及其特性62.2.1 电动机型号确定62.2.2 三相异步电动机的机械特性62.2.3 电动机的固有启动特性82.2.4 电动机变频调速机械特性92.2.5 三相异步电动机的制动特性102.3 变频器选型设计123 故障监测及传感器的选型153.1 堆煤传感器153.2 输送带跑偏163.3 输送带打滑183.4 下运

8、带式输送机超速183.5 输送带撕裂193.6 断带203.7 速度检测203.8 物料的滚滑213.9 下运带式输送机的超温、烟雾保护213.10 拉线急停开关233.11 自动洒水装置233.12 皮带张紧装置234 PLC控制系统硬件设计244.1 PLC控制系统的优点244.2 PLC的选型设计244.2.1 CPU的选择244.2.2 数字量输入/输出扩展模块274.2.3 模拟量模块284.2.4 PLC控制变频器硬件图295 PLC控制系统软件设计305.1 控制系统流程图305.1.1 控制系统305.1.2 下运带式输送机的运行工况流程图305.2 程序设计376 结论42致

9、谢43附录A46附录B551 绪论1.1 设计背景及意义 带式输送机是输送能力最大的连续输送机械之一。其具有运输能力大、结构简单、运转可靠、能耗低、便于集中控制和实现自动化、管理维护方便等优点。随着生产的发展，沿倾斜向下运送物料，采用带式输送机的越来越多，带式输送机在煤矿生产过程中起着重要的作用，特别是下运带式输送机在煤矿井下已得到广泛应用。近年来，煤矿井下采用带式输送机沿倾斜向下运送煤炭的愈来愈多，这是由于带式输送机在技术上和经济上对生产有优势，因此倍受关注。下运带式运输机，不仅有利于煤田开采，且可大大减少巷道工程量和建井周期，缩短运距，节省设备投资和运营费用，有显著的经济效益。 本次设计是

10、在分析研究下运带式输送机的运行特点及国内外研究现状的基础上，针对下运带式输送机驱动系统能够提供可调的、平滑的而无冲击的起动力矩和制动力矩的要求，通过对国内外常用的几种可控的起动与制动装置功能及特点的比较，阐明若制动装置设计的不合理，很容易发生飞车事故，给生产带来极大地危害。同时，与水平及上运带式输送机相比，下运带式输送机在空载或运量较少时，主电动机可能处在电动状态；运量较 多或满载时，主电动机却又可能处在发电状态。因此，进一步研制开发具有一定先进性、可靠性、高效性的下运带式输送机已成为煤机市场的一种迫切需求。1.2 下运带式输送机的介绍1.2.1 下运带式输送机结构 带式输送机主要由输送带、驱

11、动装置 (电动机、减速机、联轴器等) 、传动滚筒、改向滚筒、托辊组、拉紧装置、卸料器、机架、漏斗、导料槽、安全保护装置以及电气控制系统等组成。1-电机滚筒，2-头架，3-拍打装置，4-凸弧中间段，5-压带轮，6-中间架，7-中间架支腿，8-波状挡边胶带，9-凹弧中间架，10-加料段，11-改向滚筒，12-尾架，13-张紧装置图1.1下运带式输送机的结构图Fig.1.1 The structure of belt conveyer1.2.2 运行工况(1)满载运行：正常满载运行时,输送带承载段各部分都达到额定负荷,系统处于最困难工况,下运带式输送机的驱动电机处于发电运行状态。(2)空载运行：正常

12、空载运行时,输送带各段都无载荷,下运带式输送机的驱动电机处于电动运行状态。(3)超载运行：设计的时候需要考虑输送机系统应该有较好的过载能力。一般要求输送带上的物料超过额定载荷10%时系统仍能正常运行。同样,在该工况下下运带式输送机系统的驱动电机也处于发电运行状态,与满载运行工况相比，情况更为恶劣。1.2.3 可控启动系统可控起动过程如下：当带式输送机要起动时，先开动液压泵站，通过电液比例阀控制盘形制动器的压力，使闸瓦离开行星轮系中的内齿轮，内齿轮处于浮动状态，在空载状态条件下，带式输送机的电机启动后，通过锥齿轮副带动太阳轮转动，此时输出轴转速为零；当电机起动完毕，通过电液比例压力阀逐渐减少油缸

13、压力，闸瓦逐渐对内齿轮施加摩擦力矩，当力矩大到某一值时，输出轴开始转动，从而传动滚筒转动，进而使输送带运转。 为适应下运带式输送机的特殊要求，驱动装置应该具有良好的起动特性。本设计采用液体粘性软起动装置。 液体粘性软起动装置是利用液体的粘性即油膜剪切力来传递扭矩的，其结构如图1.2所示，其结构主体由主、从动轴，主、从动摩擦片，控制油缸、弹簧、壳体封件等组成。当输入轴转速一定时，如果需要负载转速低，传递转矩小，则使油膜厚度加大；如果需要负载转速高，传递转矩大，则使油膜厚度减小；如果需要转速为电动机转速，即为同步传动，则使油膜厚度为零。1一输入轴;2一壳体;3一控制油缸;4一弹簧;5一主动摩擦片;

14、6一从动摩擦片;7一输出轴图1.2液体粘性软起动装置机械结构图Fig.1.2 Schematic drawing of hydroviscous softstart device 其优点为：满足对于带式输送机可控起动的要求；电动机的空载启动，以减小对电气和机械的冲击；正常运行时传动效率可达100%；液粘软起动装置能提供可调的、平滑的、无冲击的起动力矩；液粘软起动装置与电动机具有良好的匹配特性，充分使用电动机的最大力矩；配套专用电控系统可以实现多电动机驱动功率相互平衡；可以达到带式输送机的无级调速，以满足验带等不同的工作需要；带式输送机过载时能实现自动过载保护功能；正常工作时不需水冷却系统，大大

15、节省运行费用，利于设备维护；能实现煤矿井下防爆，增强矿井安全。1.2.4 制动控制系统 下运带式输送机的制动控制系统包括控制单元、制动单元、皮带输送机的传动系统和信号传感反馈单元。当控制单元得到主控信号；要求液压制动器实施制动，即向皮带输送机的传动系统输出一个制动力矩，则控制单元发送一定值得电流与电压信号，然后由信号传感单元反馈加速信号与速度信号到控制单元中，控制单元即可按一定的指标来实现对力矩的调节功能，使皮带输送机的传动系统的制动满足工况要求。下运带式输送机的安全与可靠运行,主要体现在以下七个方面：（1）制动力矩可控；（2）具有断电可靠制动；（3）具有定车功能；（4）具有重载起车制动力矩零速保持功能；（5）实现多机制动力矩平衡；（6）易实现井下防爆要求；（7）尽量做到节能。1.3 本设计的主要内容 本论文的设计内容包括以下几个方面：（1）首先介绍本文的研究背景和意义，同时对下运带式输送机进行介绍，最后给出了本文的研究内容。（2）对下运带式输送机的电气设备进行设计计算与分析。（3）下运式输送机故障检测以及对传感器进行选型设计，并对各部分结构进行阐