液壓拉緊在國華滄電帶式輸送機的應用

劉成華 胡孝松

（神華河北國華滄東發(fā)電有限責任公司 河北 滄州 061113）

1 帶式輸送機張緊裝置概況

1.1 張緊裝置在帶式輸送機中的作用

1.1.1 保證輸送帶在驅動滾筒上具有足夠的張緊力，以使輸送帶和驅動滾筒之間產(chǎn)生必須的摩擦力，防止輸送帶打滑；

1.1.2 保證輸送帶各點的緊力不低于最小值，防止輸送帶懸垂過大而引起撒料和增加運行阻力；

1.1.3 為輸送帶接頭及處理輸送帶故障需要松帶時提供必要的行程。

1.2 帶式輸送機張緊裝置的發(fā)展階段

第一階段：機械張緊階段。這一階段主要有固定式絞車張緊和重錘式張緊2種張緊方式。固定式張緊僅能實現(xiàn)張緊功能，若輸送帶由于某種原因伸長導致張緊力減小時，只能進行人工張緊，無法實現(xiàn)輸送帶的張力恒定；重錘式張緊裝置通過滑輪組和重錘塊實現(xiàn)張緊，當輸送帶伸長時能自動補償期=其伸長量，結構簡單、工作可靠，但是受滑輪組摩擦阻力和重錘慣性力的限制，響應速度慢，輸送帶張力明星不恒定，失重現(xiàn)象嚴重，另外，為了保證重錘式張緊裝置的正常工作，需要單獨設計制作一個配重間，且設置高度較高，既不經(jīng)濟，也不方便安裝和檢修維護。

第二階段：自動張緊階段。這一階段的典型產(chǎn)品是液壓絞車式張緊裝置，其技術特征表現(xiàn)為只能實現(xiàn)在均速階段的自動張緊，保證輸送帶在該階段的張力恒定，而在啟動、制動不穩(wěn)定運行工況下，由于其慣性大，響應慢，無法實現(xiàn)張力恒定，作用與固定使絞車裝置相同；其結構特點表現(xiàn)為帶閘，絞車張緊時松閘，停止時緊閘，絞車運行時間短。為了保證液壓絞車張緊的響應速度，液壓泵站不能停止，液壓油泵始終處于運行待命狀態(tài)，消耗能量較大，加快了設備磨損，故障率高。

第三階段：動態(tài)自動張緊裝置階段。動態(tài)自動張緊階段。這一階段的主要產(chǎn)品是液壓缸式自動張緊裝置，其技術特征為動態(tài)響應快，能在啟動、制動階段和穩(wěn)定運行階段等狀態(tài)下起作用，保持輸送帶張緊力恒定。液壓缸式張緊裝置是根據(jù)帶式輸送機的特性設計的，可根據(jù)輸送機的張力需要任意調節(jié)拉緊力，一旦調整后，系統(tǒng)即可按照預定程序工作。帶式輸送機在啟動時，其輸送帶會在驅動滾筒的奔離點處產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，液壓缸張緊裝置可以及時補償輸送帶的伸長量，對于減少輸送帶動張力，減少沖擊、保證輸送機正常啟動記平穩(wěn)運行起到關鍵作用，不僅可以保護輸送帶的接頭，避免輸送帶受沖擊而斷帶，而且可以大大延長輸送帶的使用壽命。另外，由于液壓泵與蓄能器同時工作，需要大量供油時主要依靠蓄能器，能夠隨時改善帶式輸送機工作時輸送帶的動態(tài)受力效果，因此，響應快，功耗小，布置空間相對其他形式張緊裝置較小，優(yōu)勢較明顯，目前已被廣泛應用。

2 液壓自動張緊裝置的結構及工作原理

液壓自動張緊裝置是一種利用液壓油作動力完成帶式輸送機拉緊并在工作過程中保持輸送帶緊力恒定的自動張緊裝置，主要由拉緊油缸，拉緊小車、液壓站、拉緊絞車（根據(jù)行程大小選用）、鋼絲繩、導繩滑輪、電控箱等組成，如圖1所示（虛線框內）：

圖1 液壓自動拉緊裝置組成框圖

拉緊油缸將拉緊油壓轉換成活塞桿的軸向移動，從而帶動拉緊小車縱向移動以改變拉緊行程，即調整了拉緊力的大小；拉緊小車將拉緊行程改變轉變?yōu)閹捷斔蜋C滾筒的移動，從而改變輸送帶的張力；液壓站即液壓系統(tǒng)，用于提供所需液壓油；拉緊絞車用于擴大拉緊行程，即當拉緊油缸的活塞縮至極限位置時，通過拉緊絞車的緊繩使油缸活塞伸至極限位置，達到繼續(xù)利用液壓力拉緊的目的；鋼絲繩與導向滑輪用于實現(xiàn)力與運動的變換和傳遞；電控箱是專門用于拉緊系統(tǒng)控制的獨立裝置，同時也是與整臺輸送機控制系統(tǒng)聯(lián)系的電氣接口裝置。

2.1 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)主要由電動機、油泵、各種液壓閥、壓力表、壓力開關、壓力傳感器、液位計、蓄能器、連接油管等組成，如圖2所示。

圖2 液壓系統(tǒng)原理圖

液壓系統(tǒng)根據(jù)輸送機工況，不斷向油缸中補充液壓油，以保持拉緊力的恒定。下面從充油拉緊、拉緊力保持、卸油松繩3個階段介紹說明液壓系統(tǒng)的工作原理。

2.1.1 充油拉緊階段

若手動換向閥的閥芯處于右側位置，則拉緊油缸左側進油，右側回油，此時油缸活塞后縮，輸送帶張緊。若油缸中油壓低于設定的下限值，則油泵電動機自動通電，液壓油進入油缸左側及蓄能器，油缸通過鋼絲繩、導向滑輪及拉緊小車給輸送帶以拉緊力。系統(tǒng)的最大壓力值由安全閥限定，同時液壓油使液控換向閥的閥芯左移，溢流閥關斷。

2.1.2 拉緊力保持階段

若油缸中的油壓高于設定的上限值，則油泵電動機自動斷電。此時液控單向閥處于反向截止狀態(tài)，可防止油缸及蓄能器內的液壓油泄漏，使得油缸活塞有效地拉緊。同時，液控換向閥控制液壓油通過節(jié)流閥回流至油箱，此時，液控換向閥的閥芯位置如圖2所示，溢流閥接通，避免負荷波動引起超壓。在拉緊力保持階段，由蓄能器補償油缸中的液壓油。

2.1.3 卸油松繩階段

手動換向閥的閥芯位于圖2所示位置時，系統(tǒng)處于卸油松繩階段。此時，液控單向閥打開，蓄能器及油缸左側的液壓油流回至油箱。

可見，液壓系統(tǒng)中的蓄能器的作用是在系統(tǒng)正常運行時補充液壓油和提升供油量速度，降低油泵電動機的開機頻率，延長了電動機的壽命；檢修時，打開蓄能器的下方開關，可以實現(xiàn)卸壓松繩。

液壓系統(tǒng)中的壓力傳感器的作用是采集油缸中的油壓值并將其送至A/D模塊進行數(shù)據(jù)轉換及處理，電控箱根據(jù)該油壓值決定油泵電動機的開停；油壓上、下限值由電接點壓力表設定，根據(jù)這2個值的大小控制油泵電動機開停。壓力表的作用是實現(xiàn)顯示油壓值。

2.2 拉緊絞車

拉緊絞車可將油缸的活塞的較小行程轉換為拉緊小車的較大行程（即拉緊行程），適用于拉緊行程大于10米的帶式輸送機。國華滄電就沒有選用。

2.3 電控箱

電控箱一般以西門子S7-200系列PLC為控制核心，外配繼電器、各種開關、按鈕和傳感器等組成液壓自動拉緊裝置的控制系統(tǒng)。

電控箱不僅要完成拉緊系統(tǒng)的自動控制，還要與帶式輸送機的集控系統(tǒng)通信，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的集散控制。

2.3.1 接口信號特性

a.接口信號均為繼電器無源接點；

b.輸送機集控系統(tǒng)提供電控箱1組長時驅動信號，即啟動/停止信號，其閉合時系統(tǒng)啟動，斷開時系統(tǒng)停止；

c.電控箱提供給輸送機集控系統(tǒng)3組長時驅動信號：一組，為拉緊正常信號，其閉合時表明拉緊力正常，斷開時表面拉緊力不正常；另一組，為拉近系統(tǒng)的故障信號，其閉合時為故障，斷開時為無故障，該故障信號具有記憶功能，因此，待故障排除后，必須就地解除記憶，方可重新啟動；第三組，為電控箱準備就緒接點，即備妥信號，當電控箱具備集控條件（例如在工作與無故障狀態(tài)）時，該接點閉合，否則斷開。

2.3.2 電控箱的工作原理

在正常運行狀態(tài)下，不管是遠控（通過輸送機集控系統(tǒng)指令完成的操作）還是近控（通過電控箱上的相關按鈕完成操作），對液壓系統(tǒng)的控制實際上是對拉緊油泵的開?？刂坪屠o油壓的檢測。

在工作狀態(tài)下，當電控箱接收到輸送機集控系統(tǒng)發(fā)出來的停止指令或電控箱上的手動停止指令時，拉緊油泵電動機立即斷電，自動拉緊裝置停止工作。

為了方便對拉緊系統(tǒng)的調整，電控箱設有調試運行狀態(tài)，在該狀態(tài)下可以對相關部件和壓力傳感器標定調整，且只能近控手動操作。

3 優(yōu)點

3.1 響應快：膠帶啟動時，膠帶突然松弛伸長或張緊，該裝置能隨即縮回油缸或伸出油缸，及時補償膠帶的變化，有效避免膠帶的打滑和斷帶事故的發(fā)生；

3.2 張緊調節(jié)范圍廣，且結構緊湊，重量輕，便于現(xiàn)場布置；

3.3 具有斷帶時自動停止帶式輸送機和打滑時自動增大拉緊力的保護功能；

3.4 可與集控裝置連接，實現(xiàn)遠距離集中控制；

3.5 維護、操作都較為簡單。

4 結論

國華滄電輸煤系統(tǒng)C2帶式輸送機是廠外從神華港口翻車機至電廠運煤的唯一一條通路，設備水平機長1200米，設計出力：4000t/h，它的安全運行對電廠機組的安全發(fā)電非常重要。為此為其設計安裝了液壓拉自動緊裝置，該裝置投運四年多以來，性能穩(wěn)定，可根據(jù)輸送機的張緊力需要任意調整拉緊力。該裝置通過機、電、液一體化技術實現(xiàn)輸送機在啟動、制動和運行階段的拉緊力恒定，不僅減小了機械沖擊，保護了輸送帶的接口，避免了輸送帶受沖擊而斷帶，而且大大延長了輸送帶使用壽命，在輸送機主要參數(shù)一定的情況下，與其他同類型輸送機的驅動電動機功率減小150kW，大大節(jié)約了電能和運行維護成本，具有明顯的經(jīng)濟效益。

［1］帶式輸送機液壓自動拉緊裝置的設計[J].工礦自動化.

［2］DYL液壓拉緊裝置說明書[J].中國徐州五洋科技發(fā)展有限公司.