中驅(qū)軟啟動可伸縮帶式輸送機的應用

張權(quán)

（山西煤礦機械制造有限責任公司技術(shù)中心，太原 030031）

中驅(qū)軟啟動可伸縮帶式輸送機的應用

張權(quán)

（山西煤礦機械制造有限責任公司技術(shù)中心，太原 030031）

采用中間驅(qū)動技術(shù)和電控系統(tǒng)對輸送機實現(xiàn)自動監(jiān)控及調(diào)節(jié)，首先要計算確定中間驅(qū)動系統(tǒng)的布置位置和各個驅(qū)動點受力分析，得到中間驅(qū)動技術(shù)可以降低輸送帶所受張力的結(jié)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(guī)格。其次，通過電控技術(shù)與調(diào)速型液力偶合器的配合，實現(xiàn)帶式輸送機的軟啟動控制和多機驅(qū)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(qū)動；軟啟動

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

1 DSJ140/350/G2×500+3×500帶式輸送機

1）技術(shù)參數(shù)：大同煤礦集團公司金莊煤業(yè)，采用可伸縮帶式輸送機，其機頭集中3驅(qū)動帶中部2驅(qū)動可伸縮帶式輸送機，選用德國福伊特偶合器，實現(xiàn)軟啟動。相關(guān)參數(shù)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(shù)CN=1.05；運行阻力系數(shù)f=0.025；輸送帶質(zhì)量qo=32 kg/m；托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量qt=31 kg/m；物料質(zhì)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(qū)動方式

1）中間驅(qū)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(qū)動，輸送帶會產(chǎn)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(qū)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(qū)動裝置滾筒切入點線性增加，到中間驅(qū)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(qū)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(qū)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(qū)動位置的確定，中驅(qū)位置的選擇，應滿足以下條件。

a.中間驅(qū)動部傳動滾筒輸送帶所受張力與機頭部驅(qū)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(qū)動部位置，中間驅(qū)動拆除后，機頭部3套驅(qū)動裝置仍能保證完成剩下工作任務。

通過計算，確定中間驅(qū)動裝置的安裝位置。

3 驅(qū)動系統(tǒng)的要求

1）實現(xiàn)軟啟動：調(diào)速型液力偶合器選用德國福伊特產(chǎn)品，含冷卻系統(tǒng)。a.可實現(xiàn)多機功率平衡；b.可實現(xiàn)額定轉(zhuǎn)速，可以以額定轉(zhuǎn)速20%的速度進行驗帶，調(diào)速時間為0～500 s。

2）實現(xiàn)中間驅(qū)動與機頭驅(qū)動功率平衡：a.通過電控系統(tǒng)實現(xiàn)各個驅(qū)動系統(tǒng)之間的功率調(diào)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(qū)動部位距離頭部驅(qū)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(qū)動部位安裝一套輸送帶張力測量裝置可隨時測出中間驅(qū)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(jù)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(jīng)過放大器整定將MV信號轉(zhuǎn)換為4～20 MA的電流信號供控制系統(tǒng)PLC所用。控制系統(tǒng)根據(jù)信號，調(diào)節(jié)各個驅(qū)動功率的平衡。若中間驅(qū)動部輸送帶拉力不夠，系統(tǒng)就會調(diào)節(jié)機頭部輸送帶拉力，最終達到調(diào)節(jié)中間驅(qū)動輸送帶的拉力。

3）實現(xiàn)整個輸送機系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控：通過電控系統(tǒng)的控制實現(xiàn)監(jiān)控，配置貝克電控系統(tǒng)。電控系統(tǒng)工作圖，見圖2。

電控系統(tǒng)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(tài)檢測（DC12 V，150 mA），PT100溫度檢測，速度檢測，壓力開關(guān)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(guān)控制，主要實現(xiàn)以下功能：帶式輸送機進行軟啟動控制；空皮帶狀態(tài)下慢速驗帶功能；實現(xiàn)多機驅(qū)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(tài)顯示如下內(nèi)容：皮帶運行的不同狀態(tài)（預排液、張緊、加速、正常運行、慢速驗帶等；）充、排液閥的狀態(tài)（打開或關(guān)閉）；油泵電機、冷卻器電機運行狀態(tài)；油溫度顯示（采用動態(tài)柱狀圖）；驅(qū)動電機運行電流（采用動態(tài)柱狀圖）。

圖2 電控系統(tǒng)工作圖

4 結(jié)論

通過上述綜合分析，我公司成功在同煤金莊煤業(yè)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(jié)論：

1）在大功率、長運距、大運量帶式輸送機上采用中間驅(qū)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(qū)動技術(shù)，延長輸送帶使用壽命，不必選用過高強度的輸送帶，節(jié)約使用成本。

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

4）實現(xiàn)帶式輸送機軟啟動控制和多機驅(qū)動功率平衡功能等，電控系統(tǒng)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(quán)（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。