煤矿带式输送机能耗优化控制系统研究

煤矿带式输送机能耗优化控制系统研究

王京 王博

陕西陕煤澄合矿业有限公司董家河煤矿分公司

摘要：煤矿带式输送机作为煤矿行业中重要的物料输送设备，其广泛应用于煤炭的采掘、筛选及运输等多个环节。随着我国煤矿产业的快速发展，带式输送机的使用频率和规模逐年扩大，其能耗问题亦日益凸显。因此，对煤矿带式输送机进行能耗优化控制具有重要意义。

关键词：煤矿；带式输送机；能耗优化；策略

引言

煤矿输送机能耗在采煤工作中是需要重点关注的问题。输送机长时间连续工作，其能耗相当惊人。带式输送机是一种常见的输煤设备，其能耗的控制与优化对于降低采煤成本和提高安全生产水平有着重要的意义。传统的带式输送机能耗高，容易造成能源的浪费以及环境污染，同时也加大了生产成本，降低了采煤效率。因此，通过对带式输送机能耗优化控制系统进行研究，可以为煤矿企业提供有利的控制方案，降低能耗，节约成本，使生产更加高效环保。

1煤矿带式输送机能耗优化控制意义

煤矿带式输送机作为煤矿生产中关键的物料运输设备，其能耗问题一直是煤矿企业关注的焦点。带式输送机在长时间、高负荷的运行过程中，能源消耗巨大，据统计，带式输送机的能耗占到了整个煤矿生产总能耗的相当一部分。因此，研究煤矿带式输送机的能耗优化控制，对于实现煤矿生产节能降耗、提高资源利用效率具有重大的现实意义。首先，能耗优化控制有助于提高煤矿带式输送机的运行效率。通过优化控制，可以实现对带式输送机运行状态的实时监控和调整，使其在不同的工况下都能保持最佳的运行状态，从而提高运行效率，降低能耗。其次，能耗优化控制有助于降低煤矿带式输送机的维护成本。通过对带式输送机能耗的实时监控和分析，可以及时发现设备的异常情况，提前进行维护和修复，避免设备故障导致的停机事故，从而降低维护成本。再次，能耗优化控制有助于提高煤矿生产的安全性。带式输送机在运行过程中，由于长时间的高负荷工作，容易出现故障，如皮带打滑、断裂等，严重时可能导致安全事故。通过对能耗的优化控制，可以有效降低设备的故障率，提高生产安全。

2煤矿带式输送机能耗现状

2.1高能耗

在煤矿生产过程中，带式输送机作为重要的物料运输设备，其能耗问题日益受到广泛关注。带式输送机在运行过程中需要消耗大量的电能，尤其是在长距离、高负荷的运输过程中，能耗问题更为突出。一方面，带式输送机的能耗主要来自于驱动电机、减速器和滚筒等主要部件的运行。在长时间、高负荷的运行状态下，这些部件的能耗会进一步增加，导致整个系统的能耗水平升高。另一方面，带式输送机在运行过程中会产生大量的热量，使得系统的散热问题变得尤为重要。如果散热不良，将会导致设备温度升高，进一步增加能耗。

2.2能源利用率低

在煤矿生产过程中，带式输送机是关键的物料输送设备，其广泛应用于煤炭的采集、运输和分配。然而，带式输送机的能耗问题日益引起广泛关注。据相关研究数据显示，在我国煤矿行业，带式输送机的能耗占据了整个矿井总能耗的相当大比例。因此，提高带式输送机的能源利用率，降低能耗，对煤矿行业的节能减排具有重要意义。由于运行机制和调速方式的限制，煤矿带式输送机在实际运行中能源利用率较低，大量的电能被浪费。一方面，传统的带式输送机大多采用固定速度运行，无法根据实际需求调整运行速度，导致在低负荷情况下，带式输送机仍然以较高速度运行，从而造成能源的浪费。另一方面，煤矿带式输送机的运行过程中，经常出现空载或者轻载情况，此时带式输送机仍然在消耗大量电能，进一步降低了能源利用率。

2.3维护成本高

在我国，煤矿带式输送机被广泛应用于煤炭行业的开采、运输等环节。然而，其在使用过程中，能耗问题一直备受关注。据统计，煤矿带式输送机的能耗占到了整个煤炭生产过程能耗的相当一部分，这不仅导致了电费的增加，也对环境造成了一定的压力。然而，高能耗带来的不仅是电费的增加，还有设备磨损加快，维护成本也随之增加。首先，带式输送机在长时间运行过程中，由于承载重物，滚筒、皮带等部件的磨损速度会加快，这就需要定期进行更换，从而增加了维护成本。其次，带式输送机的运行需要消耗大量的电力，而电力成本在我国逐年攀升，这也使得企业的运营成本不断增加。再者，由于带式输送机的高能耗，企业需要投入更多的资金进行节能改造，以降低能耗，这无疑增加了企业的负担。

3煤矿带式输送机能耗优化控制策略

3.1监测和分析输送机运行状态

在煤矿带式输送机能耗优化控制策略的研究中，监测和分析输送机的运行状态是一个重要的环节。通过对煤矿带式输送机的运行状态进行实时监测和分析，我们可以获取输送机的运行数据，包括输送速度、带载率、运行时间等关键参数。这些数据对于优化输送机的能耗控制策略具有重要的指导意义。首先，输送速度是影响能耗的重要因素之一。如果输送速度过快，会增加能耗，同时也会对输送带的磨损和寿命产生不良影响。因此，通过监测输送速度，我们可以根据实际情况调整输送速度，使其在保证生产效率的同时，降低能耗。其次，带载率也是影响能耗的重要因素之一。如果带载率过低，会导致输送机的运行效率低下，能耗增加；如果带载率过高，会增加输送机的负载，导致能耗增加。因此，通过监测带载率，我们可以根据实际情况调整输送机的负载，使其在保证运行效率的同时，降低能耗。

3.2建立能耗模型

能耗模型的建立是通过对带式输送机的运行数据进行采集和分析，找出能耗与输送机运行参数之间的内在联系。在实际应用中，能耗模型可以根据输送机的不同工况进行调整和优化，以提高模型的准确性和适应性。（1）数据采集。为了建立能耗模型，首先需要对带式输送机的运行数据进行采集。采集的数据包括输送机的运行速度、负载、带宽、运行时间等。此外，还需要采集环境温度、湿度等对能耗有影响的因素。（2）数据分析。采集到的数据需要进行整理和分析，找出能耗与输送机运行参数之间的关系。通过数据拟合和回归分析，可以得到能耗与输送机运行参数之间的数学关系式，从而建立能耗模型。（3）模型优化。根据实际运行情况，对能耗模型进行调整和优化，以提高模型的准确性和适应性。优化过程中，可以采用遗传算法、粒子群优化算法等优化方法，对模型参数进行优化。

3.3系统实现

（1）硬件设计。煤矿带式输送机能耗优化控制系统硬件主要包括传感器、控制器、执行器等。传感器用于监测输送机的运行状态，控制器用于分析数据和制定控制策略，执行器用于实现对输送机运行参数的调整。（2）软件设计。煤矿带式输送机能耗优化控制系统软件主要包括数据采集、能耗模型建立、能耗优化控制算法等。通过数据采集模块，获取输送机的运行数据；通过能耗模型建立模块，分析能耗与运行参数之间的关系；通过能耗优化控制算法模块，制定和实现能耗优化控制策略。

结语

带式输送机能耗优化控制系统的应用，可以有效地降低带式输送机运行时的能量损耗，提高工作效率。在未来的研究中，可以通过不断的探索和优化，结合智能化控制技术开发出更为智能和高效的带式输送机控制系统。

参考文献

［1］郝喜军.带式输送机节能降耗控制方法研究［J］.山西焦煤科技，2015，39（4）：19-21.

［2］刘明.煤矿带式输送机节能方法研究［J］.煤炭与化工，2015，38（5）：23-25.

［3］王国法，王虹，任怀伟，等.煤矿带式输送机能耗优化路径［J］.煤炭学报，2018，43（2）：295-305.

［4］张雅俊，乔铁柱.煤矿带式输送机能耗优化方法［J］.工矿自动化，2017，43（1）：52-55.

［5］温凯瑞.煤矿带式输送机能耗优化研究［D］.北京：中国地质大学，2018.