帶式輸送機的技術現狀及發展趨勢

王 鵬

中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司

帶式輸送機的技術現狀及發展趨勢

王 鵬

中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司

隨著機電控制技術地不斷更新與發展，帶式輸送機的驅動技術及系統日益多樣化。設備智能化、大型化是現階段高產、高效礦井和火力發電廠對帶式輸送機提出的要求，也是帶式輸送機的發展趨勢。目前，我國煤礦和火力發電廠的帶式輸送機輸送帶寬度已達2400mm，帶式輸送機運轉速度超過5m/s，運輸散料能力已超過3200m3/h。隨著帶式輸送機運輸能力的不斷提高，相配套的驅動技術及系統也相應發展，本文將針對目前常見的帶式輸送機驅動技術及裝置評價比較，并提出帶式輸送機驅動技術及系統的發展方向。

帶式輸送機；技術現狀；發展趨勢

中國情報網的預測報告，中國今后帶式輸送機的輸送量要提高，速度要提高到4m/s～6m/s，輸送長度對于可伸縮帶式輸送機要達到3000m，對于鋼繩芯強力帶式輸送機需加長至5000m以上，單機驅動功率要求達到1000kW～1500kW。帶式輸送機是一種連續式輸送設備，在煤礦井下和火力發電廠輸送原煤是一種主要運輸設備，是開采量較大礦井和輸送量較大火力發電廠必備的輸送設備。隨著帶式輸送機輸送量、速度、長度、功率的提高，在配電和控制系統方面的要求也隨之提升，PLC與變頻器的結合實現了多臺皮帶機的聯合運轉，實現了重載平穩起動、低速驗帶及各種保護、監控等。

1 我國管狀帶式輸送機研究現狀

20世紀80年代，我國第一臺管狀帶式輸送機由太原重型機械學院設計，吉林市機械廠制造，用于吉林市化工廠。同期，淮南煤礦機械廠引進日本普利司通專利制造技術。繼淮南煤礦機械廠，四川自貢運輸機械廠、北京國家電力建設研究所、中國華電工程集團公司等單位也同普利司通公司進行合作，承擔了管狀帶式輸送機項目在中國地區的生產與開發。長沙重型機械廠(現長沙重型機器制造有限責任公司)聯合德國柯赫公司開展并促進管狀帶式輸送機在中國地區的設計研發和推廣工作。國內已投入運營的管狀帶式輸送機達幾十條。近幾年我國管狀輸送機的發展達到了當今世界先進水平。

2001年10月在貴陽舉行了第一屆“環保型連續輸送設備——圓管帶式輸送機”專題研討會，表明管狀帶式輸送機技術在國內開始逐漸得到工程界重視。2002年12月27日，公布了管狀帶式輸送機標準JB/T10380—2002《圓管帶式輸送機》，該標準適用于采用多個托輥布置成正多邊形，以迫使輸送帶形成管狀，輸送松散物料的管狀帶式輸送機。

通過對圓管帶式輸送機的性能分析，太原科技大學王鷹等教授提出了圓管帶式輸送機的設計計算的一般方法，并對以輸送機壓陷阻力為主的主要運行阻力進行了初步的研究，建成了測試管狀輸送帶彎曲剛度的試驗臺。對采用標準槽型輸送帶代替管狀帶式輸送機的專用輸送帶進行了探討研究，分析了該方案的可行性以及設計過程中的注意事項，現在可以采用普通織物芯輸送帶代替專用管狀輸送帶。北京新技術開發中心提出應用管狀帶式輸送機在高度低、運量小等場合進行垂直提升，并得到了應用。

2 發展趨勢

2.1 CST驅動設備

CST是著名汽車制造公司。CST的工作原理為：在電機施加負荷之前對電機進行空載驅動，行星齒輪傳動的內圈安設有粘液離合器，此時輸出轉軸并不轉動；當電機逐漸達到額定功率后，黏液離合器接觸片的間隙寬度由液壓控制，從而CST實現了方便控制輸出功率及力矩的功能。離合器在控制系統的精確調控下平穩逐級啟動。CST驅動設備的優點是可靠性能高、軟啟動控制穩定、輸出效率高、占用空間小等特點。此外，CST驅動設備能夠保證多驅動單元電機的效能平衡，應用技術較為成熟，也可在高荷載條件下啟動。但是，CST驅動設備價格較高，并且要求依賴其指定品質的油品；進口設備一旦出現故障，初級用戶維修、維護較為困難。

2.2 液力耦合器

液力耦合器工作原理為通過液體作為傳力介質實現轉速的改變，因此它也稱為軟啟動裝置。通過控制耦合器渦輪間的液體壓強，實現對輸出轉軸轉速的控制。液力耦合器的工作優點為：柔性傳力、初級用戶即可操作、內部結構簡潔、抗沖擊荷載與循環荷載性能好。液力耦合器也可用于多電機啟動，可實現逐臺啟動，避免電流瞬間過大。但是，它本質上屬于機械調速裝置，功率損失較高；同時油壓因外力做工溫度升高，需要大量冷卻水循環降溫。液壓變速的普遍缺點為速度不太穩定、調速精度較差，且不能在負載情況下啟動電機。

2.3 變頻控制驅動系統

變頻裝置有“交流電－直流電－交流電”與“交流電－交流電”兩類?！敖涣麟姡绷麟姡涣麟姟弊冾l裝置首先將交流電轉變為直流電，再利用逆變器將直流電又轉換為變頻變壓的交流電?！敖涣麟姡绷麟姡涣麟姟弊冾l裝置優點為功率因數高、諧波電流小，無需諧波吸收裝置?！敖涣麟姡绷麟姡涣麟姟弊冾l裝置啟動與制動穩定性好，調速頻段廣，可實現無級變速，可在負載狀況下穩定啟動。但是其體積較大，需占用較大安置空間。“交流電－交流電”變頻裝置能夠將額定頻率恒壓變為變頻變壓，因此功率因數不高，對局部網路電流電壓有較大影響。

管狀帶式輸送機的扭轉嚴重時，會加速輸送帶和托輥的磨損，甚至造成輸送帶撕裂等嚴重后果。通過對管狀帶式輸送機輸送帶扭轉原因的分析可以看出，輸送帶的扭轉是不可避免的，需要人為干預進行糾偏，因此研究具有良好自糾偏功能的裝置對提高管狀帶式輸送機的運行穩定性及可靠性意義重大。

結束語

隨著環保意識的逐漸增強，在散狀物料運輸領域，管狀帶式輸送機的作用和地位將逐步提高，其應用范圍將越來越廣泛。如何提高管狀帶式輸送機運行的效率和可靠性逐漸成為新的研究方向。

[1] 張鉞.新型圓管帶式輸送機設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2006.

[2] 王鷹.日本石橋公司的圓管帶式輸送機[J].起重運輸機械，1991(1).

[3] 王鷹，杜群貴，韓剛，等.環保型連續輸送設備——圓管狀帶式輸送機[J].機械工程學報，2003(1).