1 目的及意义

1.1 目的及意义

自从1868年美国人Lyster发明的第一台具有现代结构的带式输送机算起，带式输送机经历大约150年的发展，美国人Thomas Robins在1892年发明了适用于采矿的槽形托辊带式输送机[1]。二次世界大战之后，随着结构、性能及控制方法的不断完善和提高，带式输送机得到广泛的应用。

带式输送机既是主要运输设备也是主要的能源消耗设备，以其高带速、高运量、可以连续作业的优势逐渐成为煤矿、电厂等散料运输行业的理想设备。但是其巨大的能量消耗与提倡的“绿色发展，节能降耗”的理念相悖，如何减少带式输送机的能源消耗，已经成为一个急需解决的关键问题。随着技术的快速发展和社会需求的不断增加，不同领域对采用输送机进行物料的运输提出新要求，因此带式输送机也相应地朝着高效化、智能化和高可靠性的方向发展。对于带式输送机系统节能技术的研究，不仅可以降低企业生产成本，提高工作效率，而且可以缓解能源的日益短缺，具有非常重要的现实意义。

带式输送机设计过程中由于需要考虑过载情况，因此选择驱动电机时通常会保留足够的功率裕量。现阶段带式输送机大多数以恒速运行为主，其速度无法随运输量进行有效的调节，在实际生产中，带式输送机大多数情况下很难达到满载状态，在带式输送机轻载或接近空载运行时，使得电机运行的效率很低。容易出现“大马拉小车”现象。在轻载或空载状态下皮带仍维持较高运行速度，不但增加了设备的机械磨损，而且浪费了大量电能。若能根据输送机的实际运载量动态调节速度的快慢，使输送机的实际装载量一直保持在额定运载量的附近，可以有效地提高运输效率。

随着带式输送机的发展，传统的短距离、低转速、小运量由单机驱动的带式输送机已无法满足运输需求，未来带式输送机的发展趋势也主要集中在长距离、高带速、大运量、大功率等方向，对于带式输送机节能设计显得尤为重要。对于已装配变频器的带式输送机而言，如果采用变频调速控制方法，能够根据不同的煤流量自动调节皮带的运行速度，使带式输送机总处于低耗能状态，这样既充分利用了带式输送机的容量，又减小了系统功率损耗，达到节能运行的目的。

针对目前带式输送机控制系统中存在的问题，本课题以两级长距离带式输送机运输系统为背景，设计了一套多级长距离带式输送机联合调速的节能优化与智能控制系统，该系统可根据流量大小调节次级皮带运行速度，达到节能运行的目的。

1.2 国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

国外煤矿输送机技术发展迅速，一方面是带式输送机种类繁多、应用广泛，出现一些适用于不同现场的新型带式输送机，如管状带式输送机及空间转弯输送机等；另一方面是其本身的技术与装备有了较大发展，输送机不断向着快速、大量、远距的方向发展。

70年代荷兰教授C.O.Jonkers率先提出的了一种垫胶带式输送机，通过对传动机构的改进，使机体重量减轻，实现较低的能耗和磨损[2]。1988年Wilhelm Engst等人提出了一种封闭式的带式输送机，通过一个封闭的管状输送带对物料进行运输，采用这种方式可以减小了输送带与托辊之间的摩擦，从而实现节能的效果[3]。

同年，C.O.Jonkers教授等人发明了一种带有气体支撑皮带的带式输送机，利用气体的冲击力给输送带施加一个向上的助力，这种方式可以代替一些托辊，减少输送机的托辊数量，大大降低了输送带与托辊之间的摩擦，达到有效地节能目的[4]。2000年，Charles w.weikel提出了一种新型的封闭式带式输送机，其原理是在输送机外面添加了防尘罩，有效防止了物料的溢出，实现节约物料的目的[5]。

2008年，Naomi等人提出运用一种特殊的橡胶组合物制造的带式输送机可改善输送带的耐久力，有效降低了输送带裂纹的扩张，同时达到节能的目的[6]。

1.2.2国内研究现状

据不完全统计，我国各行各业总计约有200万台带式输送机[7]。由于其结构简单、操作简洁、系统稳定、维护方便且对物料损伤小等优点受到矿山、化工、港口等重大工业的青睐。与车辆等运输方式相比，带式输送机有着运输距离长、运载量大及运输过程损耗少的特点，逐渐成为运输和工业流水线中必须的机电设备，并起着不容忽视的作用[8]。