雙驅(qū)動(dòng)輸煤皮帶分步啟動(dòng)的研究與應(yīng)用

李軍昌，武珍唐

神華河北國(guó)華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司，河北黃驊 061113

0 引言

輸煤皮帶啟動(dòng)過(guò)程中的沖擊、振蕩，是造成皮帶損壞、構(gòu)架松動(dòng)、基礎(chǔ)開(kāi)裂等問(wèn)題的主要原因，在輸煤皮帶服役期內(nèi)，頻繁的啟動(dòng)對(duì)皮帶、構(gòu)架、基礎(chǔ)等進(jìn)行反復(fù)的沖擊振蕩，最終導(dǎo)致事故的發(fā)生，多驅(qū)動(dòng)皮帶的分步啟動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，可以有效降低或消除雙驅(qū)動(dòng)傳輸皮帶啟動(dòng)過(guò)程中的沖擊、震蕩，延長(zhǎng)系統(tǒng)設(shè)備的工作時(shí)間，預(yù)防事故的發(fā)生。

1 運(yùn)行狀況分析

據(jù)2008年8月7日神華河北國(guó)華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司發(fā)生的C2皮帶機(jī)頭部機(jī)架基礎(chǔ)開(kāi)裂及皮帶斷裂事件，結(jié)合輸煤皮帶運(yùn)行情況，對(duì)所有皮帶系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行跟蹤摸底，在2008年8月15日設(shè)備啟動(dòng)時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)了C3皮帶機(jī)頭部驅(qū)動(dòng)滾筒基礎(chǔ)存在擺動(dòng)，經(jīng)檢查為驅(qū)動(dòng)或轉(zhuǎn)向滾筒支架底板與預(yù)埋件焊接不牢，在運(yùn)行過(guò)程中惡化所致。結(jié)果說(shuō)明在皮帶啟動(dòng)（特別是帶載動(dòng)）過(guò)程中，對(duì)皮帶滾筒構(gòu)架、基礎(chǔ)、皮帶等沖擊，將導(dǎo)致皮帶基礎(chǔ)、構(gòu)架等疲勞導(dǎo)致事故發(fā)生，隨著啟動(dòng)次數(shù)的累積，各部位發(fā)生疲勞、損傷的程度也將會(huì)不斷惡化，最終發(fā)展為故障。同時(shí)，由于采用的液壓拉緊裝置響應(yīng)速度較慢，當(dāng)皮帶機(jī)起動(dòng)時(shí)，膠帶突然松弛伸長(zhǎng)后，拉緊裝置不能立刻收縮油缸及時(shí)補(bǔ)償膠帶的延伸量，驅(qū)動(dòng)改向滾筒至拉緊滾筒之間的膠帶嚴(yán)重下垂，使得帶式機(jī)打滑產(chǎn)生振動(dòng)和振蕩，給輸煤皮帶系統(tǒng)和設(shè)備的安全運(yùn)行帶來(lái)較大隱患。目前，我公司共有皮帶14條，其中儲(chǔ)煤系統(tǒng)7條，帶速4.4m/s，C2、C4A、C4B皮帶采用液壓式拉緊裝置，其他為重錘式拉緊裝置；上煤系統(tǒng)7條，帶速2.5m/s，采用重錘式拉緊裝置。C2皮帶配置三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，雙滾筒驅(qū)動(dòng)；C3、C7A、C7B皮帶為二臺(tái)電動(dòng)機(jī)雙滾筒驅(qū)動(dòng)，其他均以一臺(tái)電動(dòng)機(jī)單滾筒驅(qū)動(dòng)，C2皮帶系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生基礎(chǔ)脫落問(wèn)題，C3皮帶系統(tǒng)基礎(chǔ)也有松動(dòng)的現(xiàn)象。

2 皮帶啟動(dòng)過(guò)程分析及多驅(qū)動(dòng)分步啟動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用

就我公司存在的問(wèn)題，對(duì)港口皮帶系統(tǒng)的維護(hù)情況進(jìn)行了調(diào)研，通過(guò)與專業(yè)人員的交流，了解到港口皮帶系統(tǒng)的啟動(dòng)方式與我公司不同，在港口的啟動(dòng)方式為電動(dòng)機(jī)分步啟動(dòng)，多驅(qū)動(dòng)皮帶系統(tǒng)，第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，第二（三）臺(tái)電動(dòng)機(jī)延時(shí)2s后啟動(dòng)，在第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，首先進(jìn)行皮帶的張緊，第二（三）臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，在皮帶張緊的基礎(chǔ)上加力旋轉(zhuǎn)，可以減小同時(shí)啟動(dòng)時(shí)皮帶基礎(chǔ)的振動(dòng)和皮帶振蕩。

傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)的動(dòng)力部分是由安裝在驅(qū)動(dòng)架上的Y系列鼠籠電機(jī)、液力偶合器、減速機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器等組成，其動(dòng)力矩系數(shù)限制在1.3～1.7之間，起動(dòng)時(shí)輸送機(jī)的最大圓周驅(qū)動(dòng)力為工作圓周力（靜阻力）的1.3～1.7倍，輸送機(jī)的加速度值一般控制在0.1m/s2～0.3m/s2，因此，在起動(dòng)過(guò)程中膠帶的加速度響應(yīng)值很大。在一個(gè)加、減速度沖擊作用下，膠帶中會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)彈性波，張緊彈性波和松弛彈性波，這兩個(gè)應(yīng)力波大小相等、方向相反。由于膠帶是一個(gè)封閉的環(huán)形傳輸系統(tǒng)，這相當(dāng)于將膠帶的長(zhǎng)度無(wú)限延長(zhǎng)，張緊彈性波和松弛彈性波在膠帶中疊加重合，膠帶內(nèi)的加速度為張緊彈性加速度和松弛彈性加速度之和。在極端情況下，膠帶的加、減速度響應(yīng)值為膠帶機(jī)起動(dòng)加、減速度的4倍，若取輸送機(jī)的加速度為在0.1～0.3m/s2，則膠帶的加速度響應(yīng)值為在0.4～1.2m/s2。如果在哪個(gè)地方出現(xiàn)膠帶的松弛，則彈性波在此處就會(huì)發(fā)生反射，膠帶的加、減速度的數(shù)值又將增加一倍以上，這就是膠帶松弛后造成膠帶損壞的根本原因。故在輸送機(jī)的加速度＞0.3m/s2時(shí)就應(yīng)該采取措施，設(shè)法降低皮帶輸送機(jī)的加速度。

如果帶式輸送機(jī)采用重錘式拉緊，在起動(dòng)過(guò)程中，拉緊重錘的運(yùn)動(dòng)是：重錘先下降，然后重錘上升，重錘的上升與下降取決于與驅(qū)動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的位移量和離開(kāi)拉緊裝置的輸送帶量。由于驅(qū)動(dòng)滾筒牽引輸送帶的速度需要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間才能傳到回程段的頭部，起動(dòng)速度的過(guò)快，不僅使輸送帶的張力加大，也使重錘的位移加大。事實(shí)上，起動(dòng)速度過(guò)快必然導(dǎo)致輸送帶大的動(dòng)張力。因此，在實(shí)際輸送機(jī)的拉緊裝置的設(shè)計(jì)中，不僅要考慮輸送帶的彈性變形，也要考慮輸送機(jī)的起動(dòng)時(shí)間和輸送機(jī)的最大速度。

據(jù)有關(guān)研究表明：以限矩型液力偶合器串鼠籠電機(jī)的帶式機(jī)為例，盡管其起動(dòng)過(guò)程的加速度較大，在起動(dòng)過(guò)程中重錘有較大的位移，重錘的加速度卻不很大，重錘的加速度是輸送帶最大加速度的1/4以下。

我公司的C2、C4A、C4B帶式輸送機(jī)采用液壓拉緊代替了重錘拉緊，拉緊滾筒的運(yùn)動(dòng)由上下變?yōu)樗角昂?，但運(yùn)動(dòng)工況基本相同。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況看出，液壓張緊反應(yīng)慢，液壓拉緊裝置不能及時(shí)收縮拉緊滾筒，造成在起動(dòng)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)改向滾筒至拉緊滾筒之間產(chǎn)生的膠帶嚴(yán)重下垂，使這一段的膠帶張力過(guò)低，出現(xiàn)膠帶和回程段接觸、包住托輥等問(wèn)題，這會(huì)導(dǎo)致托輥和輸送帶的損壞。為解決這一問(wèn)題，必須改善輸送機(jī)的起動(dòng)性能，降低輸送帶承受的來(lái)自于驅(qū)動(dòng)裝置的巨大驅(qū)動(dòng)動(dòng)載荷，措施就是延長(zhǎng)系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)間，減小系統(tǒng)在起動(dòng)時(shí)的加速度。

根據(jù)《火力發(fā)電廠運(yùn)煤設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T5187.1—2004）規(guī)定：“多驅(qū)動(dòng)帶式式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)，對(duì)于水平和向上輸送，原則上應(yīng)先啟動(dòng)處于傳送帶奔離側(cè)的傳動(dòng)滾筒，如果有尾部傳動(dòng)滾筒應(yīng)先啟動(dòng)，以便使隨后啟動(dòng)的傳動(dòng)滾筒的松邊傳送帶得到預(yù)緊，對(duì)于頭部驅(qū)動(dòng)的長(zhǎng)水平可逆帶式輸送機(jī)，一般先啟動(dòng)靠近拉緊裝置的驅(qū)動(dòng)滾筒。

根據(jù)H.Oehmen《帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)與運(yùn)轉(zhuǎn)》的規(guī)定，啟動(dòng)時(shí)間間隔應(yīng)大于1s?！?/p>

由上述情況來(lái)看，在多驅(qū)動(dòng)皮帶系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)加裝分步啟動(dòng)，對(duì)皮帶系統(tǒng)是有益的，也是完全有必要的。

3 改進(jìn)方案與實(shí)施

1）分步啟動(dòng)實(shí)施范圍：C2、C3、C7A、B皮帶機(jī)。

2）分步啟動(dòng)實(shí)施原則

（1）C201啟動(dòng)，C202、C203延時(shí)2s后啟動(dòng)；

（2）C301啟動(dòng)，C302延時(shí)2s后啟動(dòng)；

（3）C7A01啟動(dòng)，C7A02延時(shí)2s后啟動(dòng)；

（4）C7B1啟動(dòng)，C7B02延時(shí)2s后啟動(dòng)。

3）分步啟動(dòng)實(shí)施方法：延時(shí)裝置在N01皮帶電動(dòng)機(jī)電氣控制回路實(shí)現(xiàn)，在01間隔加裝時(shí)間繼電器，與N01電動(dòng)機(jī)斷路器合閘位置繼電器接點(diǎn)串聯(lián)，在N01電動(dòng)機(jī)斷路器合閘正常后啟動(dòng)，輸出延時(shí)接點(diǎn)與N02(N03)輸煤皮帶電動(dòng)機(jī)控制回路代替K1接點(diǎn)，整定值2s；

4）分步啟動(dòng)實(shí)施其他配合工作：皮帶啟動(dòng)狀態(tài)判別在程控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，整定值10s。在10s內(nèi)啟動(dòng)不成功時(shí)，發(fā)出跳閘指令，停止皮帶機(jī)運(yùn)行。

4 評(píng)估

1）電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)分步啟動(dòng)后，可以減小對(duì)皮帶構(gòu)架、基礎(chǔ)沖擊。

2）電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)分步啟動(dòng)后，皮帶振蕩幅度、頻率將有所降低；

3）由于延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間，減小系統(tǒng)在起動(dòng)時(shí)的加速度，在啟動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行皮帶預(yù)緊，大大減小了皮帶的張緊受力，使皮帶得到一定程度的保護(hù)；

4）緩解液壓張緊反應(yīng)慢，液壓拉緊裝置不能及時(shí)收縮拉緊滾筒，造成在起動(dòng)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)改向滾筒至拉緊滾筒之間產(chǎn)生的膠帶嚴(yán)重下垂，改善了輸送機(jī)的起動(dòng)性能，降低輸送帶承受的來(lái)自于驅(qū)動(dòng)裝置的巨大驅(qū)動(dòng)動(dòng)載荷；

5）缺點(diǎn)是在啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)延時(shí)驅(qū)動(dòng)不成功時(shí)，首先啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)液力耦合器將有超壓的可能。

5 評(píng)價(jià)

通過(guò)改進(jìn)，進(jìn)行前后對(duì)比，皮帶啟動(dòng)后的振蕩有原來(lái)的3次沖擊減小為1次，沖擊力度有明顯減弱，達(dá)到了預(yù)期目的。

[1]《火力發(fā)電廠運(yùn)煤設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T5187.1-2004）.