[01360427]散货码头带式输送机速度自适应控制方法与模拟实验研究

近年来,随着我国港口行业建设数量、规模、吞吐能力等迅猛发展,港口能耗浪费问题也日益凸显,尤其是由原粗放型散料运输装备高耗能、低效率运行模式使得散料运输能源利用率远低于世界水平。因此,散货码头节能减排技术一直是发展绿色水运、建设智慧港口的研究重点,其节能减排技术研究开发是《“十二五”水运节能减排总体推进实施方案》（[2011]474号文件）重要任务之一,而最大限度降低带式输送机能耗是散货码头节能任务的关键。2012年11月,交通运输部《关于港口节能减排工作的指导意见》（交水发[2012]551号）中又特别将带式输送机节能运行控制技术列为“十二五”时期散货码头节能减排重点技术加以研究和推广。因此,研究散货码头带式输送机调速节能控制技术对于加快推进绿色、循环、低碳交通运输发展具有重要意义。 鉴于此,本项目“散货码头带式输送机速度自适应控制方法与模拟实验研究”于2013年1月获交通运输部正式批准立项（合同编号：2013 329 811 340）,项目研究起止时间为2013.1～2015.12,第一承担单位为武汉理工大学,项目总经费为70万元,获交通运输部拨款经费70万元。主要针对当前散货码头带式输送机节能控制技术需求,以散货码头带式输送机为研究对象,以可变频调速的带式输送机试验系统为实验平台,围绕带式输送机物料流状态监测、电机速度控制、工作流程优化等环节,利用信息融合、最优控制、人工智能等技术,研究多传感器融合的物料流状态监测方法、带式输送机电机控制模型与多级带式输送机的协同控制方法,开展散货码头输送机节能控制关键技术研究,提出带式输送机速度节能控制技术以及作业优化流程,提升散货码头带式输送机控制的智能化水平,实现散货码头带式输送机作业最佳节能效果。经过三年多的努力,本项目共撰写科技论文15篇,其中SCI收录1篇,EI收录8篇,中文核心5篇;授权实用新型专利1项,软件著作权1项,申请软件著作权1项。另外,培养青年教师2名,研究生5名,其中博士生1名,硕士生4名,副教授晋升教授1名,达到了课题的预期目标。 在技术创新性上,本项目有三点创新。第一点是采用激光测量原理,提出了一种基于面元积分的带式输送机物料瞬时流量计算数学模型,实现了带式输送机物料动态识别与计量。第二点是建立了一种基于实际载荷分布的带式输送机纵向动力学模型,实现复杂工况下的优化控制。第三点是建立了一种基于RBF神经网络的带式输送机能耗预测模型,提出了散货码头多级带式输送机协同优化控制策略,实验验证节能效果明显。 项目具有良好的应用前景,有助于提高散货码头带式输送机的智能控制水平,对加快节能、高效、集约型绿色港口建设具有重要意义。 以典型应用案例为例,南通天生港发电有限公司于2015年5月从武汉理工大学购置了物料瞬时流量激光检测装置1套,使用时间为2015.5～2016.5。在购买该装置后,南通天生港发电有限公司通吕码头先后用于带式输送机实际输送散料时瞬时流量测量共60次,从应用该装置至今,已经为该单位产生经济效益100万元。 典型应用案例二。南通通沙码头于2015年7月从武汉理工大学购置了带式输送机节能控制器1套,该装置主要用于带式输送机运行工况监测及最优带速预测和调节。在购买该装置后,该单位先后用于带式输送机节能控制试验共30次,从应用该装置至今,已经为其产生经济效益200万元,因此,带式输送机节能控制器因设计合理、使用方便、性能稳定、系统可靠,也有利于给散货码头带来节能效益。 从以上应用中可以看出,本项目研究可以优化大型带式输送机调速节能控制作业流程,提升大型带式输送机调速控制智能化水平,达到港口大型带式输送机系统作业最佳节能效果,从而对我国港口行业节能减排目标实现具有重要意义,具有较大的推广价值。但由于本项目为基础性研究,前期工作中工程生产相关内容涉及较少,后期应在前期工作的基础上,加强科研成果的应用价值。