煤礦膠帶輸送機變頻自動張緊裝置的應用

王相君

0 引言

在現代化煤礦開采中，其核心技術是綜合機械化采煤裝備。可伸縮膠帶輸送機是綜采裝備中主要設備之一，其作用是與工作面采煤機，刮板機配合將開采出的煤運出采煤工作面。自動張緊裝置就是使可伸縮膠帶輸送機配合工作面推進的關鍵設備。

1 變頻自動張緊裝置的應用優勢

變頻自動張緊裝置是將其自動化控制又進一步提升了，并且提高了智能監控功能。從而使可伸縮膠帶輸送機實現自動化、機械化的自動張緊，實現了綜采工作面順槽可伸縮膠帶輸送機滿足高效開采工藝需求。同時采用變頻自動張緊裝置可以保證輸送機膠帶工作在最佳張力狀態下，使輸送機膠帶獲得穩定的張力，從而降低了因張力過大造成膠帶、機架或張緊裝置的損壞；可伸縮膠帶輸送機采用變頻自動張緊裝置可與自移機尾的配合工作，實現了自移機尾前移時輸送機不停機從而大提高了綜采工作面開機率和開采速度，采用變頻自動張緊裝置還可降低工人勞動強度，便于檢修輸送機，縮短了檢修時間；因此，變頻自動張緊裝置產業化和普遍推廣應用是十分有必要的。

2 變頻自動張緊裝置

2.1 變頻自動張緊裝置總體組成及其作用

（1）操作檢測控制柜、變頻調速控制柜和變頻電動機，組成電力電控系統，提供張緊驅動力和自動調速驅動控制，以及各種保護功能。

（2）慢速調度絞車，在膠帶輸送換帶重新接頭時和運行時提供調整或張緊牽引力。

（3）液壓泵站和緩沖缸，提供壓力油、提供系統動力。

（4）傳感器、行程開關和制動電磁閥，監測張緊裝置工況和和煩斷帶保護的作用。

（5）滑輪組、鋼絲繩等其它部件，為張緊裝置提供連接、傳動、固定等作用。（變頻自動張緊裝置見圖1）

圖1 變頻自動張緊裝置

2.2 技術原理和特點

膠帶輸送機變頻自動張緊裝置是一種集機、電、液于一體的自動化設備。設計時研究了膠帶輸送機的運行原理，應用現代控制理論與技術，針對高彈性、大慣性、非線性摩擦負載的控制對象，建立控制系統的設計方法與技術途徑。

采用以PLC 為核心的控制系統、控制隔爆兼本質安全型四象限變頻器，應用變頻調速技術及其特性，進行不同工況所需張力的自動調節，使張力調節平穩，響應速度快、精度高；使用液壓緩沖裝置作為全面提高機構，有效降低了輸送機斷電或急停時膠帶峰值張力；采用電動機聯接減速器再聯接專用絞車的傳動系統，結構簡單、效率高、可行性好。張緊裝置根據膠帶輸送機主控制系統的動作指令及傳感器的張力信號，對膠帶輸送機進行再啟動、運轉、停機、驗帶等不同工況下膠帶張力的自動調節，并且采用了自診斷、與輸送機主控系統和自移機尾協調控制的變頻自動張緊裝置控制系統，實現了自移機尾控制與膠帶輸送機張緊系統連機控制，在綜采工作面轉載機及自移機尾隨工作面推進需移機時，配合膠帶輸送機自動進行膠帶張緊，有效縮短綜采工作面輔助作業時間。特別適用于煤礦長距離、大運量、高速度的可伸縮膠帶輸送機及其千萬噸級綜采工作面和綜放工作面的生產需求。

3 應用情況及社會經濟效益

變頻自動張緊裝置是可伸縮膠帶輸送機上的關鍵成套設備之一。它的推廣應用可大大提高輸送機的自動化程度以及工作面的開機率，降低工人的勞動強度，而且可以產生很好的經濟效益和社會效益。具體表現在以下幾方面：

（1）可伸縮膠帶輸送機采用變頻自動張緊裝置可保證輸送機膠帶工作在最佳張力狀態下，使輸送機膠帶獲得穩定的張力。從而大大降低了因張力過大造成膠帶、機架或張緊裝置損壞；

（2）可伸縮膠帶輸送機采用變頻自動張緊裝置大大降低了工人勞動強度；同時由于可與自移機尾的配合工作，實現了自移機尾前移時不停機，從而提高了工作面開采速度；

（3）經濟效益分析，使用變頻自動張緊裝置后可在兩個方面獲得直接經濟效益，一是1 個工作面可節約1 個工人，節約了人力成本；二是每完成1 次自移機尾可節約0.5 h，以每天移動6 次計算，采用變頻自動張緊裝置可提高3 h 的產量，提高了工作面開機時間和生產效率，為工作面高效安全生產提供保障。

同發東周窯礦在同煤集團首次將變頻自動張緊裝置應用于盤區可伸縮膠帶輸送機，帶寬1 600 mm，輸送機長度6 000 m，帶強2 000 N/mm，帶速4.0 m/s，運量3 500 t/h，驅動功率：頭驅3×500 kW+中驅3×500 kW。變頻張緊裝置工作電壓660/1 140 V，電動機功率75+7.5 kW，張力范圍10 kN～100 kN，容繩量200 m，平均繩速0.62 m/s，控制方式為四象限變頻。經過歷時兩年的開采，該工作面已經采完。變頻自動張緊在服務過程中，狀態良好，運行穩定。除此之外，該變頻自動張緊裝置已成功應用于20 多條長距離膠帶輸送機。

4 結語

綜采工作面順槽可伸縮膠帶輸送機張緊裝置多采用液壓拉緊。目前，隨著回采工作面向3 000 m 以上發展，輸送機的動態特性以及對張力的要求發生了質的變化，再采用液壓拉緊方式，很難適應當前煤礦綜采工作面的高度機械化、高產高效快速推進的生產模式，并且采用液壓拉緊在生產過程中存在下列問題：

（1）液壓拉緊不能對輸送機膠帶張力進行時時調節，尤其是輸送機啟動和停機時，張力調節響應速度慢，造成張力不夠或張力過大；

（2）液壓拉緊不能與工作面自移機尾配合工作：自移機尾前移時，輸送機需停機，待液壓拉緊裝置收回膠帶并拉緊后，方可啟動輸送機。這大大降低了工作面的生產效率。

變頻自動張緊裝置既能滿足可伸縮膠帶輸送機張力的需要，又能實現工作面快速推進。變頻自動張緊裝置是近幾年剛開始研究的一種自動化程度較高的產品，是煤炭開采機械化領域可伸縮膠帶輸送機的一項重大技術突破，是現代高新技術發展的重要成果。