煤礦主斜井帶式輸送機設計的關鍵技術

邱偉

山東山礦機械有限公司 山東濟寧 272041

1 主斜井帶式輸送機工作原理

帶式輸送機是一種由撓性輸送帶作為物料承載件和牽引件的連續性輸送設備，具有輸送能力強，輸送距離遠，結構簡單易于維護等特點，能方便地實行程序化控制和自動化操作。在帶式輸送機系統中，輸送帶即是牽引機構優勢承載機構，以旋轉的托輥作為支撐部件，運行阻力較小。傳動滾筒在電動機驅動下旋轉，通過主動滾筒與輸送帶間摩擦帶動輸送帶及輸送帶上物料一同連續運行，當物料運至端部后，因輸送帶換向而實現物料卸載，從而達到物料輸送的目的。當然，通過專門卸料裝置設計，帶式輸送機系統也可以在輸送帶上任何位置進行卸料。帶式輸送機具有實用性強的特點，是最為常用的煤礦生產輸送設備。一般而言，帶式輸送機在輸送原煤時，其設計向上最大輸送傾斜角一般為17°～18°，向下最大輸送傾角一般為15°～16°。輸送帶結構形式不同，上運和下運傾角也有所差異。一般來說，花紋輸送帶加其他措施，上運傾角可達到28°～30°，下運傾角可達25°～28°[1]。

2 煤礦用帶式輸送機的改進

2.1 啟動控制裝置的改造

傳統的控制系統在啟動時對皮帶與滾筒的沖擊力大，極易發生故障，這就要求在對啟動裝置進行技術改進時往簡單、智能、易維護方向發展。在原有的啟動控制系統中增加延時啟動裝置，可以滿足不同工況下的工作要求，預防滾筒及輸送帶發生故障。一般主斜井帶式輸送機設計時應適當考慮以下幾種延時啟動裝置：（1）變頻啟動裝置：帶式輸送機可在0-50HZ頻率范圍內由慢到快緩慢啟動，變頻器來調節帶式輸送機的速度，可充分減少對帶式輸送機各部件的沖擊力，實現由慢到快的緩慢啟動。（2）液粘軟啟動裝置：液粘軟啟動主要是通過液體的黏性來傳遞扭矩，液體與摩擦片形成油膜，通過缸內液體的壓力來調節油膜的厚度，從而實現帶式輸送機的可控軟啟動和帶式輸送機的速度。液粘裝置實用性及性價比較高，但缸內摩擦片為易損件，更換比較困難，需回原設備廠家進行調試，后期運行維護費用較高。（3）調速型液力耦合器：調速型液力偶合器采用液體為介質進行傳動，通過液體延緩帶式輸送機的啟動時間，從而實現帶式輸送機的延時啟動功能。調速型液力耦合器結構簡單、使用壽命長，維護成本低，是較理想的慢啟動裝置。但是調速型液力偶合器也存在著延時啟動時間過短、大功率狀態下效果不理想等狀況，需要根據具體的設計進行選擇。

2.2 調心托輥的技術改進

調心托輥在帶式輸送機的運行過程中起到防止輸送帶跑偏的作用，調心托輥的改進能使帶式輸送機更加安全、平穩地運行。（1）帶立輥式自動調心托輥：此類托輥結構主要包括立輥、槽型托輥及旋轉支架等，當跑偏的輸送帶經過該托輥時，可以通過立輥與輸送帶直接的摩擦力推動一邊的立擋輥，立擋輥通過力臂及連桿推動整個支架轉動，傾斜的托輥通過轉動將跑偏的輸送帶糾正回支架中心，從而達到自動調心的效果。（2）帶螺旋溝槽自動調心托輥；該類托輥的特點是輥皮上帶有螺旋溝槽，其工作原理是：輸送帶經過螺旋溝槽時，會產生垂直于輸送帶運行方向的推力，在該推力作用下產生向內的向心力，跑偏的輸送帶會被糾正回皮帶機中心，從而達到調心的作用。（3）防跑偏螺旋托輥：該類托輥的主體結構主要包括槽型托輥組和支架等。槽型托輥組由兩個左右旋的螺旋托輥及一個圓柱托輥構成，當輸送帶運行時左右兩個螺旋托輥旋轉方向相反，從而使輸送帶始終保持在帶式輸送機的中心運行，達到自動調心的效果。

2.3 應用新型綜合保護裝置

煤礦帶式輸送機尤其是主斜井帶式輸送機的綜保系統正在逐步從之前的發現問題到現在的發現問題并解決問題的智能化、自動化監測。當遇到膠帶跑偏、打滑、煙霧等突發問題時，新型的綜保裝置可第一時間實現對故障的感知，并將故障問題傳回中控室主機，而主機系統可對故障進行分析并找出最可行的解決辦法，從而實現井下帶式輸送機從發現問題，到分析問題，再到解決問題的智能化應用[2]。新型綜保裝置的應用極大的降低了主斜井帶式輸送機在運行過程中發生事故的幾率，對井下帶式輸送機在復雜工況下問題的解決起到了很好的效果。

3 啟、制動控制設計原理

（1）電動工況控制原理與一般輸送機啟動相同，啟動時松制動閘后，以輸送帶不動為特征，直接按照變頻器設定的加速曲線軟啟動。制動時電動機轉速低于同步轉速1500r/min為特征，直接切除主電動機電源，同時減小比例閥電流，從而降低制動油壓，在盤式制動裝置作用下逐漸減速停車。（2）發電工況啟動一般是在滿載或重載運行狀態下啟動。控制原理為緩松制動閘，輸送帶在負荷作用下加速向下運行為特征，通過速度傳感器檢測帶速和電動機轉速，當帶速達到同步帶速或電動機轉速同步轉速1500r/min時，投入主電動機，實現電動機的同步投入，避免機械和電氣沖擊。發電工況下停車，電動機轉速高于同步轉速是該工況特征，先減小比例閥電流，降低制動油壓控制輸送機減速，當檢測到電動機接近同步轉速1500r/min時停主電動機，控制油壓繼續減小，保持制動減速度控制在 0．1-0．3m/s2，實現可控停車[3]。

4 結語

煤礦主斜井帶式輸送機作為煤礦生產重要的輸送設備，對其進行運行優化設計應重點考慮改造費用、現場條件、改造效果等方面，這樣才能實現帶式輸送機運行能力的全面提升，促進煤礦行業更好發展。