自动张紧装置在可伸缩带式输送机中的应用

宋 翼

（中煤能源集团有限责任公司，北京 100000）

0 引言

张紧技术一直是制约带式输送机发展的一个瓶颈，先进合理的张紧技术是保证带式输送机安全、稳定运行的关键。传统的机械固定式张紧装置和半自动化液压张紧装置已经不能满足带式输送机的自动化控制要求。变频调速自动张紧装置可以实现与带式输送机主控系统之间的无缝结合，为带式输送机提供合适的张紧力，保证带式输送机在各种工况下的稳定运行。

1 变频调速自动张紧装置

1.1 结构组成

变频调速自动张紧装置主要由张紧绞车、支撑张紧滚筒的游动小车、可以伸缩的缓冲油缸、液压站、电控箱以及张力传感器等部件组成，其结构原理如图1所示。该张紧装置已在中煤某煤矿投入使用，用于自动调节可伸缩带式输送机的张紧力，并取得了很好的效果。

图1 变频调速自动张紧装置结构原理图

1.2 工作原理

变频调速自动张紧装置主要包括松带、紧带、停止3种工作模式。松带、紧带、停止主要靠带式输送机主控系统和张紧装置电控箱之间的互相作用来实现。张紧装置的电控箱实现对张紧装置的工作状态和实际张力值的实时监测，并将采集的信号反馈给带式输送机的主控系统。带式输送机的主控系统收到来自上位机的启动命令后，首先检测张紧装置的实际张力值。当实际张力值满足主控系统程序中所设定的启动张力时，带式输送机开始执行启动程序。在带式输送机的启动和运行过程中，主控系统将检测到的实际张力值与设定张力值进行对比运算，得出二者的差值。主控系统根据得出的差值来控制就地控制箱中的变频器输出，变频器通过给张紧绞车电机不同频率和方向的电压来实现绞车的松带、紧带。张力值设定了上限和下限，检测到的实际张力值在上下限之间时，装置不执行任何动作，保持停止状态；当检测到的实际张力值大于设定值的上限时，说明输送带太过张紧，张紧装置会自动松带；当检测到的实际张力值小于设定值的下限时，说明输送带太松，张紧装置会自动紧带。

1.3 自动张紧装置的优点

自动张紧装置的主要技术及结构特点如下：①采用PLC为核心控制系统，实现了不同工况所需张力的自动调节；②采用变频调速系统，响应速度快、张力调节平稳、精度高；③传动系统采用电机＋制动器＋减速器＋绞车方式，结构简单、效率高、可靠性高；④采用液压缓冲张力保护机构，实现了输送机断电或急停时张力自动释放。

2 变频调速自动张紧装置的应用研究

在对某大型国有煤矿长距离、大运量、高带速带式输送机张紧装置进行选型设计时，提出了两种不同的方案：第一种方案，采用变频调速自动张紧装置；第二种方案，采用重锤张紧装置。分别对这两种方案启动过程中输送带的特性进行了动力学对比分析，所采用的带式输送机主要技术参数如表1所示。

对采用重锤张紧方式与自动变频调速张紧方式的带式输送机进行了对比研究，得出了配有不同张紧方式的带式输送机启动过程的动态特性。两种方案下，启动过程中张紧装置移动速度对比如图2所示。从图2中可以得出：带式输送机启动过程中，采用第一种方案时，在第64 s时，游动小车的移动速度达到峰值，游动小车的峰值运行速度为0.07 m／s；采用第二种方案时，相同的时间内，重锤的移动速度峰值达到0.2 m／s，重锤峰值速度大约是游动小车峰值速度的2.7倍。采用重锤张紧方式时，重锤速度瞬时变化波动较大，对输送带瞬时冲击较大，易对整条带式输送机系统造成破坏。

表1 带式输送机的主要技术参数

图2 两种方案下游动小车速度对比

两种方案下游动小车位移对比如图3所示。从图3中可以得出：同一条带式输送机在配置自动变频张紧装置时，支撑张紧滚筒的游动小车的最大位移为3.2 m；而配置重锤张紧装置时，重锤的最大位移行程为8.7 m，重锤张紧装置的位移大约是自动变频张紧装置的2.7倍。装有自动变频张紧装置游动小车位移较小，并且配有储带装置，更适合在煤矿井下狭窄的顺槽中使用。

两种方案下，张紧装置输出张力对比如图4所示。由图4可以得出：在带式输送机启动过程，输送带所需的张紧力需要时时进行调节，第一种方案中所采用的张紧方式输出的张力可以一直跟随着输送带和驱动滚筒分离点而变化，为启动过程提供大小合适的张紧力，可以保证带式输送机启动过程输送带各部位受力合理；第二种方案中所采用的重锤张紧方式输出的张力在启车、运行和停车过程是保持不变的，在启动过程中，所提供的张紧力远远大于带式输送机系统稳定运行所需要的张紧力，这将影响整个带式输送机机电系统的稳定运行。

图3 两种方案下游动小车的位移对比

图4 两种方案下张紧装置输出张力对比

3 结语

通过对同一条带式输送机配置自动变频张紧装置和重锤张紧装置，并对两者进行了对比研究，最后得出：对同一条带式输送机，当采用自动变频张紧装置时，自动变频张紧装置游动小车的速度和位移是重锤张紧装置移动速度的约1／3；自动变频张紧装置可在工作过程中根据输送带和驱动滚筒分离点张力的变化为带式输送机系统提供合适的张紧力；重锤张紧装置的张紧力为恒力，提供的张紧力过大和过小都易导致故障发生。

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