中驅軟啟動可伸縮帶式輸送機的應用

張權

（山西煤礦機械制造有限責任公司技術中心，太原 030031）

中驅軟啟動可伸縮帶式輸送機的應用

張權

（山西煤礦機械制造有限責任公司技術中心，太原 030031）

采用中間驅動技術和電控系統對輸送機實現自動監控及調節，首先要計算確定中間驅動系統的布置位置和各個驅動點受力分析，得到中間驅動技術可以降低輸送帶所受張力的結論，提高輸送帶使用壽命，同時可以降低輸送帶選型時的強度規格。其次，通過電控技術與調速型液力偶合器的配合，實現帶式輸送機的軟啟動控制和多機驅動功率平衡功能等自動化控制。最終得到大功率、大運量、長運距可伸縮帶式輸送機的設計方法。

帶式輸送機；中間驅動；軟啟動

帶式輸送機是煤礦高效連續運輸設備，具有距離長、運量大、連續運輸、自動化集中控制的優點。對于安全高效的礦井，帶式輸送機已經成為不可缺少的設備。

1 DSJ140/350/G2×500+3×500帶式輸送機

1）技術參數：大同煤礦集團公司金莊煤業，采用可伸縮帶式輸送機，其機頭集中3驅動帶中部2驅動可伸縮帶式輸送機，選用德國福伊特偶合器，實現軟啟動。相關參數如下：

運輸能力3 500 t/h；帶寬1 400 mm；帶速V= 4.5 m/s；輸送長度3 977 m；提升高度80 m；輸送帶型號PVG2000 S阻燃抗靜電整芯帶；電機功率G2×500+3×500 kW；儲帶長度≥120 m；供電電壓10 kV，低壓660 V，頻率50 Hz。

2）功率計算：按最惡劣的工況（上運段有煤，下運段無煤）計算[1]：附加阻力系數CN=1.05；運行阻力系數f=0.025；輸送帶質量qo=32 kg/m；托輥旋轉部分質量qt=31 kg/m；物料質量q=216.05 kg/m；主要圓周力F=CNfLg［qt+（2qo+q）cosβ］+gqH；軸功率計算P=F×V/1000kW=1 535 kW；電機總功率Pd= P1.3=1 535×1.3=1 995.5 kW；按照總功率Pd=2 000 kW計算。

2 中間驅動方式

1）中間驅動方式的選用：見圖1。機輸送帶的張力，由輸送機機尾滾筒分離點到機頭滾筒切入點線性增大。若采用機頭部集中驅動，輸送帶會產生很大的張力。選擇高強度輸送帶成本高，而且整個輸送機維護也麻煩。因此采用中間驅動的布置形式輸送帶受到的張力從機尾滾筒分離點到中間驅動裝置滾筒切入點線性增加，到中間驅動裝置傳動滾筒分離點張力減小，再到機頭傳動滾筒的輸送帶切入點線性增加。這樣，輸送帶張力不是從輸送機機尾到機頭一直線性增大，在中間驅動部張力有一次下降。通過計算和驗證選擇PVG2000S阻燃抗靜電整芯帶，選用三傳動滾筒五電機驅動，取功率配比為2∶1∶2的形式布置。

圖1 輸送帶纏繞方式圖

2）中間驅動位置的確定，中驅位置的選擇，應滿足以下條件。

a.中間驅動部傳動滾筒輸送帶所受張力與機頭部驅動裝置傳動滾筒輸送帶所受張力基本相等。

b.由于此輸送機為順槽可伸縮帶式輸送機，當輸送機收縮至中間驅動部位置，中間驅動拆除后，機頭部3套驅動裝置仍能保證完成剩下工作任務。

通過計算，確定中間驅動裝置的安裝位置。

3 驅動系統的要求

1）實現軟啟動：調速型液力偶合器選用德國福伊特產品，含冷卻系統。a.可實現多機功率平衡；b.可實現額定轉速，可以以額定轉速20%的速度進行驗帶，調速時間為0～500 s。

2）實現中間驅動與機頭驅動功率平衡：a.通過電控系統實現各個驅動系統之間的功率調配及平衡[3]，輸送帶所受張力可以通過張力元件測試出。由于中間驅動部位距離頭部驅動部位較遠，受各種因素的影響，這兩個部位輸送帶所受的張力不平衡。此時，在中間驅動部位安裝一套輸送帶張力測量裝置可隨時測出中間驅動部輸送帶張力的大小。b.張力元件（Load Cell）輸出的是MV信號，它所反應的是安裝處的拉力或壓力的大小（0～1 000 kg），此信號需要根據測量裝置所設計的安裝形式換算成所對應的皮帶張力（比如4～15 MV對應于0～200 kN），然后MV信號需要經過放大器整定將MV信號轉換為4～20 MA的電流信號供控制系統PLC所用。控制系統根據信號，調節各個驅動功率的平衡。若中間驅動部輸送帶拉力不夠，系統就會調節機頭部輸送帶拉力，最終達到調節中間驅動輸送帶的拉力。

3）實現整個輸送機系統的統一監控：通過電控系統的控制實現監控，配置貝克電控系統。電控系統工作圖，見圖2。

電控系統滿足以下要求：

a.采集主電機的工作電流輸出信號（DC 4-20 mA電流信號），用于帶式輸送機啟動和運行時進行功率平衡。

b.用戶負責充油閥、排油閥的供電，閥狀態檢測（DC12 V，150 mA），PT100溫度檢測，速度檢測，壓力開關的檢測。并嚴格按照偶合器的控制邏輯，完成對偶合器的有關控制，主要實現以下功能：帶式輸送機進行軟啟動控制；空皮帶狀態下慢速驗帶功能；實現多機驅動功率平衡功能；操作界面應采用可視化界面，友好直觀，并能夠動態顯示如下內容：皮帶運行的不同狀態（預排液、張緊、加速、正常運行、慢速驗帶等；）充、排液閥的狀態（打開或關閉）；油泵電機、冷卻器電機運行狀態；油溫度顯示（采用動態柱狀圖）；驅動電機運行電流（采用動態柱狀圖）。

圖2 電控系統工作圖

4 結論

通過上述綜合分析，我公司成功在同煤金莊煤業研制出DSJ140/350/G2×500+3×500帶式輸送機，使用效果良好。可以得到以下結論：

1）在大功率、長運距、大運量帶式輸送機上采用中間驅動裝置，可以有效降低輸送帶所受的張力，這對輸送帶是有好處的。

2）輸送帶占整個輸送機制造成本的40%左右，利用中間驅動技術，延長輸送帶使用壽命，不必選用過高強度的輸送帶，節約使用成本。

3）通過設計驗證，選擇合理的中間驅動安裝位置，保證了可伸縮帶式輸送機在拆除中間驅動后滿足剩下采煤段的工作。

4）實現帶式輸送機軟啟動控制和多機驅動功率平衡功能等，電控系統與耦合器的配合是必不可少的。

Application of Flexible Belt Conveyor with Soft Start of Intermediate Driver

ZHANG Quan
(Technical Center,Shanxi Coal Mining Machinery Manufacturing Co.,Ltd.,Taiyuan 030031,China)

Intermediate driving and electronic control system were used to realize the automatic monitoring and control for conveyors.First,we determined the position of the intermediate driving and conducted the force analysis for each driving point.We concluded that the intermediate driving technology could reduce belt tension,extend its service life,and reduce the strength specification.Second,by the matching between the electronic control system and variable speed fluid coupling,the soft start and power balance of multi-motor driving for the belt conveyor could be automatically controlled.Finally,we realized the design for the flexible belt conveyor,featured by high power,large transporting capacity,and long distance.

belt conveyor;intermediate driving;soft start

TD528

A

1672-5050（2015）03-0076-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.03.027

（編輯：薄小玲）

2015-01-02

張權（1980-），男，山西應縣人，大學本科，工程師，從事煤礦帶式輸送機的研究。