淺談變頻恒扭矩自動張緊裝置在綜采工作面的應(yīng)用

李 偉 尹明善 王 偉

（1.兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦，山東 鄒城 273515；2.兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦安全監(jiān)察處，山東 濟寧 273515）

張緊裝置是帶式輸送機的重要組成部分。南屯煤礦采煤工作面帶式輸送機傳統(tǒng)的張緊裝置采用回柱絞車?yán)o或液壓張緊，隨著帶式輸送機運輸長度和驅(qū)動裝置的增加，傳統(tǒng)的張緊方式已不能滿足帶式輸送機的張緊要求。應(yīng)用新型的變頻恒扭矩張緊裝置于帶式輸送機上，能有效降低對帶式輸送機的沖擊，而且維護方便，安全可靠。

1 南屯煤礦采煤工作面設(shè)備配套情況

南屯煤礦采煤工作面設(shè)備配套如表1所示。

2 變頻恒扭矩自動拉緊裝置

2.1 用途

該張緊系統(tǒng)與可伸縮連續(xù)帶式輸送機配合使用，控制系統(tǒng)實時檢測帶式輸送機的張力，使帶式輸送機維持在額定張力范圍內(nèi)工作。當(dāng)帶式輸送機運行過程中伸縮機尾時，可保障帶式輸送機不停車，控制系統(tǒng)通過張緊電機自動調(diào)節(jié)帶式輸送機的張力，使其維持在額定張力范圍內(nèi)，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性，提高了生產(chǎn)效率。

表1 南屯煤礦采煤工作面設(shè)備一覽表

2.2 裝置組成

張緊系統(tǒng)由防爆變頻器、變頻電機、減速機和張緊絞車組成。防爆變頻內(nèi)含控制PLC、顯示屏、變頻器、接觸器、繼電器、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)等。張緊卷筒與減速機低速側(cè)連接，卷筒上纏繞鋼絲繩。減速機連接電機和張緊卷筒，將電機輸出的高速按照一定速比轉(zhuǎn)換為低速。機構(gòu)簡圖如圖1。

圖1 變頻恒扭矩自動拉緊裝置簡圖。

2.3 系統(tǒng)布置圖

變頻恒扭矩自動拉緊裝置系統(tǒng)布置如圖2所示。

圖2 變頻恒扭矩自動拉緊裝置系統(tǒng)布置圖

2.4 工作原理

變頻器采用矢量控制，通過控制臺預(yù)先設(shè)定額定拉力、啟動拉力、延時時間等。在主機啟動前，先啟動拉緊裝置。

拉緊絞車正向旋轉(zhuǎn)，通過鋼絲繩拉動拉緊車移動，逐漸將膠帶拉緊。當(dāng)鋼絲繩拉力達到預(yù)先設(shè)定的啟動拉力時，絞車停止轉(zhuǎn)動，帶式輸送機主機啟動。完成啟動并按設(shè)定的時間延時后，絞車反向旋轉(zhuǎn)，膠帶逐漸放松，當(dāng)拉力恢復(fù)到額定拉力時，絞車停止轉(zhuǎn)動并保持額定拉力，帶式輸送機處于正常運行階段。此后，變頻器始終保持額定轉(zhuǎn)矩，控制主機膠帶張力，并隨張力的變化自動調(diào)節(jié)絞車的轉(zhuǎn)向，以保持絞車鋼絲繩的額定拉力。

滑輪組的多少依據(jù)額定拉力的大小設(shè)置；緩沖器的作用是降低動張力對絞車的沖擊。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

2018年6月1日至2019年5月20日期間，該裝置在南屯煤礦33上04工作面試用后效果良好。該系統(tǒng)裝置配合變頻驅(qū)動應(yīng)用，大大降低了啟動和運行過程中對膠帶的沖擊，在整個工作面回采過程中除了儲帶倉儲滿膠帶進行掐截膠帶外，未出現(xiàn)過膠帶接頭損壞重新制作接頭的情況，未出現(xiàn)過因張緊力過大或者過小引起的設(shè)備故障和損壞。和以往相比在該工作面節(jié)省投入成本約25萬元，大大節(jié)約了成本，提高了勞動效率，確保了安全生產(chǎn)。

4 裝置優(yōu)點分析

（1）實現(xiàn)皮帶自動張緊

實時監(jiān)控帶式輸送機的張力值，并使皮帶張力維持在額定張力范圍內(nèi)。當(dāng)帶式輸送機在伸縮機尾時，帶式輸送機在不停車的情況下自動張緊，保證生產(chǎn)的連續(xù)性，提高生產(chǎn)效率。

（2）分過程控制

當(dāng)帶式輸送機起動時，將皮帶張力預(yù)先增加到額定張力的1.2～1.5倍，增加皮帶與滾筒的靜摩擦力，避免皮帶在重載起動時打滑停車；

皮帶起動達到額定轉(zhuǎn)速時，將張力再降為額定張力范圍內(nèi)。

（3）皮帶張力調(diào)節(jié)反應(yīng)快速

張緊系統(tǒng)采用變頻器和變頻電機做為關(guān)鍵調(diào)節(jié)設(shè)備。當(dāng)膠帶延伸或收縮時，控制系統(tǒng)根據(jù)作用在電機上轉(zhuǎn)矩值變化量的大小，控制變頻器輸出頻率的大小，從而快速調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)矩，使其維持在額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)。

5 結(jié)論

總的來說，在帶式輸送機上應(yīng)用變頻恒扭矩自動拉緊裝置降低了對膠帶的沖擊力，延長了膠帶和設(shè)備的使用壽命。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，可實現(xiàn)長距離帶式輸送機的張力要求，促進了煤礦的安全生產(chǎn)。