自動張緊裝置在可伸縮帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

宋 翼

（中煤能源集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100000）

0 引言

張緊技術(shù)一直是制約帶式輸送機(jī)發(fā)展的一個(gè)瓶頸，先進(jìn)合理的張緊技術(shù)是保證帶式輸送機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的機(jī)械固定式張緊裝置和半自動化液壓張緊裝置已經(jīng)不能滿足帶式輸送機(jī)的自動化控制要求。變頻調(diào)速自動張緊裝置可以實(shí)現(xiàn)與帶式輸送機(jī)主控系統(tǒng)之間的無縫結(jié)合，為帶式輸送機(jī)提供合適的張緊力，保證帶式輸送機(jī)在各種工況下的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 變頻調(diào)速自動張緊裝置

1.1 結(jié)構(gòu)組成

變頻調(diào)速自動張緊裝置主要由張緊絞車、支撐張緊滾筒的游動小車、可以伸縮的緩沖油缸、液壓站、電控箱以及張力傳感器等部件組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。該張緊裝置已在中煤某煤礦投入使用，用于自動調(diào)節(jié)可伸縮帶式輸送機(jī)的張緊力，并取得了很好的效果。

圖1 變頻調(diào)速自動張緊裝置結(jié)構(gòu)原理圖

1.2 工作原理

變頻調(diào)速自動張緊裝置主要包括松帶、緊帶、停止3種工作模式。松帶、緊帶、停止主要靠帶式輸送機(jī)主控系統(tǒng)和張緊裝置電控箱之間的互相作用來實(shí)現(xiàn)。張緊裝置的電控箱實(shí)現(xiàn)對張緊裝置的工作狀態(tài)和實(shí)際張力值的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將采集的信號反饋給帶式輸送機(jī)的主控系統(tǒng)。帶式輸送機(jī)的主控系統(tǒng)收到來自上位機(jī)的啟動命令后，首先檢測張緊裝置的實(shí)際張力值。當(dāng)實(shí)際張力值滿足主控系統(tǒng)程序中所設(shè)定的啟動張力時(shí)，帶式輸送機(jī)開始執(zhí)行啟動程序。在帶式輸送機(jī)的啟動和運(yùn)行過程中，主控系統(tǒng)將檢測到的實(shí)際張力值與設(shè)定張力值進(jìn)行對比運(yùn)算，得出二者的差值。主控系統(tǒng)根據(jù)得出的差值來控制就地控制箱中的變頻器輸出，變頻器通過給張緊絞車電機(jī)不同頻率和方向的電壓來實(shí)現(xiàn)絞車的松帶、緊帶。張力值設(shè)定了上限和下限，檢測到的實(shí)際張力值在上下限之間時(shí)，裝置不執(zhí)行任何動作，保持停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)檢測到的實(shí)際張力值大于設(shè)定值的上限時(shí)，說明輸送帶太過張緊，張緊裝置會自動松帶；當(dāng)檢測到的實(shí)際張力值小于設(shè)定值的下限時(shí)，說明輸送帶太松，張緊裝置會自動緊帶。

1.3 自動張緊裝置的優(yōu)點(diǎn)

自動張緊裝置的主要技術(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：①采用PLC為核心控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了不同工況所需張力的自動調(diào)節(jié)；②采用變頻調(diào)速系統(tǒng)，響應(yīng)速度快、張力調(diào)節(jié)平穩(wěn)、精度高；③傳動系統(tǒng)采用電機(jī)＋制動器＋減速器＋絞車方式，結(jié)構(gòu)簡單、效率高、可靠性高；④采用液壓緩沖張力保護(hù)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了輸送機(jī)斷電或急停時(shí)張力自動釋放。

2 變頻調(diào)速自動張緊裝置的應(yīng)用研究

在對某大型國有煤礦長距離、大運(yùn)量、高帶速帶式輸送機(jī)張緊裝置進(jìn)行選型設(shè)計(jì)時(shí)，提出了兩種不同的方案：第一種方案，采用變頻調(diào)速自動張緊裝置；第二種方案，采用重錘張緊裝置。分別對這兩種方案啟動過程中輸送帶的特性進(jìn)行了動力學(xué)對比分析，所采用的帶式輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

對采用重錘張緊方式與自動變頻調(diào)速張緊方式的帶式輸送機(jī)進(jìn)行了對比研究，得出了配有不同張緊方式的帶式輸送機(jī)啟動過程的動態(tài)特性。兩種方案下，啟動過程中張緊裝置移動速度對比如圖2所示。從圖2中可以得出：帶式輸送機(jī)啟動過程中，采用第一種方案時(shí)，在第64 s時(shí)，游動小車的移動速度達(dá)到峰值，游動小車的峰值運(yùn)行速度為0.07 m／s；采用第二種方案時(shí)，相同的時(shí)間內(nèi)，重錘的移動速度峰值達(dá)到0.2 m／s，重錘峰值速度大約是游動小車峰值速度的2.7倍。采用重錘張緊方式時(shí)，重錘速度瞬時(shí)變化波動較大，對輸送帶瞬時(shí)沖擊較大，易對整條帶式輸送機(jī)系統(tǒng)造成破壞。

表1 帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

圖2 兩種方案下游動小車速度對比

兩種方案下游動小車位移對比如圖3所示。從圖3中可以得出：同一條帶式輸送機(jī)在配置自動變頻張緊裝置時(shí)，支撐張緊滾筒的游動小車的最大位移為3.2 m；而配置重錘張緊裝置時(shí)，重錘的最大位移行程為8.7 m，重錘張緊裝置的位移大約是自動變頻張緊裝置的2.7倍。裝有自動變頻張緊裝置游動小車位移較小，并且配有儲帶裝置，更適合在煤礦井下狹窄的順槽中使用。

兩種方案下，張緊裝置輸出張力對比如圖4所示。由圖4可以得出：在帶式輸送機(jī)啟動過程，輸送帶所需的張緊力需要時(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，第一種方案中所采用的張緊方式輸出的張力可以一直跟隨著輸送帶和驅(qū)動滾筒分離點(diǎn)而變化，為啟動過程提供大小合適的張緊力，可以保證帶式輸送機(jī)啟動過程輸送帶各部位受力合理；第二種方案中所采用的重錘張緊方式輸出的張力在啟車、運(yùn)行和停車過程是保持不變的，在啟動過程中，所提供的張緊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于帶式輸送機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行所需要的張緊力，這將影響整個(gè)帶式輸送機(jī)機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖3 兩種方案下游動小車的位移對比

圖4 兩種方案下張緊裝置輸出張力對比

3 結(jié)語

通過對同一條帶式輸送機(jī)配置自動變頻張緊裝置和重錘張緊裝置，并對兩者進(jìn)行了對比研究，最后得出：對同一條帶式輸送機(jī)，當(dāng)采用自動變頻張緊裝置時(shí)，自動變頻張緊裝置游動小車的速度和位移是重錘張緊裝置移動速度的約1／3；自動變頻張緊裝置可在工作過程中根據(jù)輸送帶和驅(qū)動滾筒分離點(diǎn)張力的變化為帶式輸送機(jī)系統(tǒng)提供合適的張緊力；重錘張緊裝置的張緊力為恒力，提供的張緊力過大和過小都易導(dǎo)致故障發(fā)生。

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