淺談變頻恒扭矩自動張緊裝置在綜采工作面的應用

李 偉 尹明善 王 偉

（1.兗州煤業股份有限公司南屯煤礦，山東 鄒城 273515；2.兗州煤業股份有限公司南屯煤礦安全監察處，山東 濟寧 273515）

張緊裝置是帶式輸送機的重要組成部分。南屯煤礦采煤工作面帶式輸送機傳統的張緊裝置采用回柱絞車拉緊或液壓張緊，隨著帶式輸送機運輸長度和驅動裝置的增加，傳統的張緊方式已不能滿足帶式輸送機的張緊要求。應用新型的變頻恒扭矩張緊裝置于帶式輸送機上，能有效降低對帶式輸送機的沖擊，而且維護方便，安全可靠。

1 南屯煤礦采煤工作面設備配套情況

南屯煤礦采煤工作面設備配套如表1所示。

2 變頻恒扭矩自動拉緊裝置

2.1 用途

該張緊系統與可伸縮連續帶式輸送機配合使用，控制系統實時檢測帶式輸送機的張力，使帶式輸送機維持在額定張力范圍內工作。當帶式輸送機運行過程中伸縮機尾時，可保障帶式輸送機不停車，控制系統通過張緊電機自動調節帶式輸送機的張力，使其維持在額定張力范圍內，保證了生產的連續性，提高了生產效率。

表1 南屯煤礦采煤工作面設備一覽表

2.2 裝置組成

張緊系統由防爆變頻器、變頻電機、減速機和張緊絞車組成。防爆變頻內含控制PLC、顯示屏、變頻器、接觸器、繼電器、按鈕、轉換開關等。張緊卷筒與減速機低速側連接，卷筒上纏繞鋼絲繩。減速機連接電機和張緊卷筒，將電機輸出的高速按照一定速比轉換為低速。機構簡圖如圖1。

圖1 變頻恒扭矩自動拉緊裝置簡圖。

2.3 系統布置圖

變頻恒扭矩自動拉緊裝置系統布置如圖2所示。

圖2 變頻恒扭矩自動拉緊裝置系統布置圖

2.4 工作原理

變頻器采用矢量控制，通過控制臺預先設定額定拉力、啟動拉力、延時時間等。在主機啟動前，先啟動拉緊裝置。

拉緊絞車正向旋轉，通過鋼絲繩拉動拉緊車移動，逐漸將膠帶拉緊。當鋼絲繩拉力達到預先設定的啟動拉力時，絞車停止轉動，帶式輸送機主機啟動。完成啟動并按設定的時間延時后，絞車反向旋轉，膠帶逐漸放松，當拉力恢復到額定拉力時，絞車停止轉動并保持額定拉力，帶式輸送機處于正常運行階段。此后，變頻器始終保持額定轉矩，控制主機膠帶張力，并隨張力的變化自動調節絞車的轉向，以保持絞車鋼絲繩的額定拉力。

滑輪組的多少依據額定拉力的大小設置；緩沖器的作用是降低動張力對絞車的沖擊。

3 現場應用情況

2018年6月1日至2019年5月20日期間，該裝置在南屯煤礦33上04工作面試用后效果良好。該系統裝置配合變頻驅動應用，大大降低了啟動和運行過程中對膠帶的沖擊，在整個工作面回采過程中除了儲帶倉儲滿膠帶進行掐截膠帶外，未出現過膠帶接頭損壞重新制作接頭的情況，未出現過因張緊力過大或者過小引起的設備故障和損壞。和以往相比在該工作面節省投入成本約25萬元，大大節約了成本，提高了勞動效率，確保了安全生產。

4 裝置優點分析

（1）實現皮帶自動張緊

實時監控帶式輸送機的張力值，并使皮帶張力維持在額定張力范圍內。當帶式輸送機在伸縮機尾時，帶式輸送機在不停車的情況下自動張緊，保證生產的連續性，提高生產效率。

（2）分過程控制

當帶式輸送機起動時，將皮帶張力預先增加到額定張力的1.2～1.5倍，增加皮帶與滾筒的靜摩擦力，避免皮帶在重載起動時打滑停車；

皮帶起動達到額定轉速時，將張力再降為額定張力范圍內。

（3）皮帶張力調節反應快速

張緊系統采用變頻器和變頻電機做為關鍵調節設備。當膠帶延伸或收縮時，控制系統根據作用在電機上轉矩值變化量的大小，控制變頻器輸出頻率的大小，從而快速調節電機轉矩，使其維持在額定轉矩范圍內。

5 結論

總的來說，在帶式輸送機上應用變頻恒扭矩自動拉緊裝置降低了對膠帶的沖擊力，延長了膠帶和設備的使用壽命。該裝置結構簡單，維護方便，可實現長距離帶式輸送機的張力要求，促進了煤礦的安全生產。