巷道帶式輸送機(jī)變頻自動(dòng)張緊裝置應(yīng)用

劉建君

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 大同037001）

引言

可伸縮式帶式輸送機(jī)是現(xiàn)代化智能化礦井最主要的運(yùn)輸工具之一，因此帶式輸送機(jī)的張緊機(jī)構(gòu)是確保運(yùn)輸系統(tǒng)正常生產(chǎn)的關(guān)鍵部件。隨著礦井的不斷建設(shè)，帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸方式由原來的低速度、短距離、小運(yùn)量變?yōu)楝F(xiàn)在的大運(yùn)量、長距離、高速度，張緊機(jī)構(gòu)也由原來的螺旋張緊、液壓張緊變?yōu)樽詣?dòng)變頻張緊。由于井下生產(chǎn)能力迅速提升，導(dǎo)致張緊機(jī)構(gòu)常常出現(xiàn)行程不夠、效率降低、故障率高、停機(jī)峰值張力過高以及斷帶的情況，帶式輸送機(jī)在啟停、物料運(yùn)輸過程中分離點(diǎn)張力變化較大，傳統(tǒng)手動(dòng)張緊裝置不能滿足運(yùn)輸需求。本文以2310巷掘進(jìn)為例，對(duì)SSJ-800型帶式輸送機(jī)安裝一套變頻自動(dòng)張緊裝置[1-2]。

1 2310巷道及EBZ260掘進(jìn)機(jī)概述

大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司雁崖煤業(yè)公司2310巷位于三盤區(qū)西翼，巷道東部為盤區(qū)大巷，南部為2309工作面，西部、北部為實(shí)煤區(qū)。2310巷設(shè)計(jì)長度為1 200 m，巷道斷面規(guī)格為寬×高=4.5 m×3.5 m，巷道掘進(jìn)煤層為山西組4號(hào)煤層，平均厚度為3.5 m[3]。

2310巷采用EBZ260型掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，采用SSJ-800型帶式輸送機(jī)進(jìn)行煤矸運(yùn)輸。該帶式輸送機(jī)主要由電機(jī)、減速機(jī)、輸送帶、H架、過渡架、張緊裝置、滾筒等部分組成。2310巷帶式輸送機(jī)采用的張緊裝置主要由游動(dòng)車、絞車、開關(guān)等部分組成，輸送機(jī)在松帶或緊帶時(shí)由人工打開絞車電源，游動(dòng)車在鋼絲繩的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)輸送帶張緊的目的；由于傳統(tǒng)輸送機(jī)張緊裝置在使用過程中需人工操作，張緊精度相對(duì)較低，不利于輸送機(jī)安全高效運(yùn)輸；通過礦機(jī)電科統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2310巷前期掘進(jìn)過程中由于輸送帶張緊不合理，導(dǎo)致斷帶、撕裂事故共計(jì)4起，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)45萬元；對(duì)此，通過技術(shù)研究，決定對(duì)2310巷帶式輸送機(jī)原張緊裝置進(jìn)行更換，采用一套變頻自動(dòng)張緊裝置。

2 變頻自動(dòng)張緊裝置結(jié)構(gòu)組成

2310巷帶式輸送機(jī)采用的變頻自動(dòng)張緊裝置主要由張緊絞車、緩沖機(jī)構(gòu)、冷卻裝置、自檢裝置、制動(dòng)器液壓泵站及電控系統(tǒng)等部分組成。

1）張緊絞車主要由變頻電機(jī)、行星減速裝置、滾筒、滑輪組、支架、濕式制動(dòng)器等部分組成，變頻電機(jī)功率為7.5 kW，滾筒直徑為42 mm。

2）電控系統(tǒng)主要由變壓器、高壓饋電開關(guān)、變頻器、可編程控制器、接觸器、接線箱等部分組成。

3）自檢裝置主要有張力傳感器、制動(dòng)傳感器、緩沖傳感器、溫度傳感器、速度傳感器及游動(dòng)小車位置檢測裝置等，各類傳感器通過信號(hào)線與控制器連接。

4）制動(dòng)器液壓泵站主要由電機(jī)、壓力表、手壓泵、油箱、卸荷溢流閥、過濾器、齒輪泵、換向閥等部分組成。緩沖機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、蓄能器、單向閥、溢流閥、安全閥、截止閥、油缸、乳化液泵等部分組成[4-5]。

3 工作原理（見下頁圖1）

1）變頻張緊絞車在開始工作前首先打開冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)能夠通過溫度傳感器監(jiān)測水箱的溫度。若傳感器檢測到水箱的溫度低于設(shè)定溫度，則系統(tǒng)停止工作；若傳感器檢測到的水箱溫度高于設(shè)定溫度，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行降溫。冷卻系統(tǒng)的作用是為了降低變頻器及控制箱溫度，防止溫度過高將其他電器元件燒毀。

2）變頻張緊絞車在工作前對(duì)泵站壓力進(jìn)行監(jiān)測，若監(jiān)測泵站壓力小于5 MPa時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)泵站將壓力提升到5 MPa，待壓力提升至5 MPa后，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉并處于待機(jī)狀態(tài)。變頻絞車在工作時(shí)，PLC會(huì)命令換向閥開始作業(yè)，蓄能器利用儲(chǔ)備的能量將制動(dòng)器打開，當(dāng)系統(tǒng)壓力小于5 MPa時(shí)，PLC會(huì)命令泵站開始作業(yè)將壓力升高。系統(tǒng)壓力只有升到一定值后絞車才允許轉(zhuǎn)動(dòng)。

3）當(dāng)變頻張緊絞車接收到集控發(fā)出的啟動(dòng)信號(hào)后，首先啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)與制動(dòng)器泵站，之后對(duì)水溫及油溫進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)監(jiān)測張力能夠達(dá)到啟動(dòng)張力值。當(dāng)張力與啟動(dòng)張力值的差值較大時(shí)，系統(tǒng)將制動(dòng)器打開并控制張緊絞車進(jìn)行松帶或緊帶作業(yè)，直至張力與啟動(dòng)張力值相同為止。電機(jī)的轉(zhuǎn)速與張力差值存在以下關(guān)系：張力差值越大，電機(jī)頻率就越大同時(shí)轉(zhuǎn)速越高，反之亦然。

4）當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際張力調(diào)節(jié)值與啟動(dòng)張力相同時(shí)，變頻張緊絞車向集控發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)后電機(jī)啟動(dòng)。系統(tǒng)完成啟動(dòng)階段后，變頻張緊絞車會(huì)將張力調(diào)節(jié)為運(yùn)行張力。輸送機(jī)在正常生產(chǎn)時(shí)，張力檢測裝置監(jiān)測到運(yùn)行張力在允許范圍內(nèi)時(shí)，此時(shí)張緊絞車處于待機(jī)狀態(tài)；若運(yùn)行張力大于或小于設(shè)定張力時(shí)，為了便于變頻器快速反應(yīng)，此時(shí)張緊絞車處于打開位置。

5）輸送機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)后，變頻絞車會(huì)保持一定的張力，PLC命令電磁閥將制動(dòng)器關(guān)閉。變頻自動(dòng)張緊裝置能夠從輸送機(jī)啟動(dòng)到運(yùn)行再到停機(jī)全程自動(dòng)調(diào)節(jié)張力。當(dāng)集控給變頻張緊絞車發(fā)出停機(jī)指令后，PLC會(huì)立刻發(fā)出激活絞車電機(jī)的命令，使系統(tǒng)的實(shí)際張力降至停機(jī)張力，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)目的，如圖1所示。

圖1 變頻自動(dòng)張緊裝置工作原理示意圖

4 裝置優(yōu)點(diǎn)

1）降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度。與傳統(tǒng)絞車張緊裝置相比，變頻自動(dòng)張緊裝置無需人工操作，降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度。

2）結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性強(qiáng)。變頻自動(dòng)張緊裝置液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，便于日常管理維護(hù)，系統(tǒng)故障率低；同時(shí)可用于煤礦井下采掘工作面不同型號(hào)帶式輸送機(jī)內(nèi)，實(shí)用性強(qiáng)。

3）張緊調(diào)節(jié)效果好。變頻自動(dòng)張緊裝置主要采用PLC控制器自動(dòng)控制，與人工調(diào)節(jié)相比，變頻自動(dòng)張緊裝置調(diào)節(jié)效果好、精度高，避免了因人工調(diào)節(jié)張力不合理，導(dǎo)致輸送帶跑偏、斷帶等事故。

5 實(shí)際應(yīng)用效果

2019年7月，于2310巷SSJ-100型帶式輸送機(jī)上安裝一套變頻自動(dòng)張緊裝置，截止2020年1月巷道已掘進(jìn)到位，通過6個(gè)月對(duì)變頻自動(dòng)張緊裝置應(yīng)用效果觀察發(fā)現(xiàn)，該裝置在應(yīng)用過程中故障率低，操作相對(duì)簡單，裝置投入使用后巷道在后期掘進(jìn)過程中未發(fā)生一起輸送帶因張力不合理，導(dǎo)致輸送帶跑偏、斷帶、電機(jī)燒毀等重大機(jī)電事故，全年可為煤礦節(jié)約輸送機(jī)維修成本費(fèi)用達(dá)30余萬元。