宋 翼

（中煤能源集團有限責任公司，北京 100000）

0 引言

張緊技術(shù)一直是制約帶式輸送機發(fā)展的一個瓶頸，先進合理的張緊技術(shù)是保證帶式輸送機安全、穩(wěn)定運行的關鍵。傳統(tǒng)的機械固定式張緊裝置和半自動化液壓張緊裝置已經(jīng)不能滿足帶式輸送機的自動化控制要求。變頻調(diào)速自動張緊裝置可以實現(xiàn)與帶式輸送機主控系統(tǒng)之間的無縫結(jié)合，為帶式輸送機提供合適的張緊力，保證帶式輸送機在各種工況下的穩(wěn)定運行。

1 變頻調(diào)速自動張緊裝置

1.1 結(jié)構(gòu)組成

變頻調(diào)速自動張緊裝置主要由張緊絞車、支撐張緊滾筒的游動小車、可以伸縮的緩沖油缸、液壓站、電控箱以及張力傳感器等部件組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。該張緊裝置已在中煤某煤礦投入使用，用于自動調(diào)節(jié)可伸縮帶式輸送機的張緊力，并取得了很好的效果。

圖1 變頻調(diào)速自動張緊裝置結(jié)構(gòu)原理圖

1.2 工作原理

變頻調(diào)速自動張緊裝置主要包括松帶、緊帶、停止3種工作模式。松帶、緊帶、停止主要靠帶式輸送機主控系統(tǒng)和張緊裝置電控箱之間的互相作用來實現(xiàn)。張緊裝置的電控箱實現(xiàn)對張緊裝置的工作狀態(tài)和實際張力值的實時監(jiān)測，并將采集的信號反饋給帶式輸送機的主控系統(tǒng)。帶式輸送機的主控系統(tǒng)收到來自上位機的啟動命令后，首先檢測張緊裝置的實際張力值。當實際張力值滿足主控系統(tǒng)程序中所設定的啟動張力時，帶式輸送機開始執(zhí)行啟動程序。在帶式輸送機的啟動和運行過程中，主控系統(tǒng)將檢測到的實際張力值與設定張力值進行對比運算，得出二者的差值。主控系統(tǒng)根據(jù)得出的差值來控制就地控制箱中的變頻器輸出，變頻器通過給張緊絞車電機不同頻率和方向的電壓來實現(xiàn)絞車的松帶、緊帶。張力值設定了上限和下限，檢測到的實際張力值在上下限之間時，裝置不執(zhí)行任何動作，保持停止狀態(tài)；當檢測到的實際張力值大于設定值的上限時，說明輸送帶太過張緊，張緊裝置會自動松帶；當檢測到的實際張力值小于設定值的下限時，說明輸送帶太松，張緊裝置會自動緊帶。

1.3 自動張緊裝置的優(yōu)點

自動張緊裝置的主要技術(shù)及結(jié)構(gòu)特點如下：①采用PLC為核心控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了不同工況所需張力的自動調(diào)節(jié)；②采用變頻調(diào)速系統(tǒng)，響應速度快、張力調(diào)節(jié)平穩(wěn)、精度高；③傳動系統(tǒng)采用電機＋制動器＋減速器＋絞車方式，結(jié)構(gòu)簡單、效率高、可靠性高；④采用液壓緩沖張力保護機構(gòu)，實現(xiàn)了輸送機斷電或急停時張力自動釋放。

2 變頻調(diào)速自動張緊裝置的應用研究

在對某大型國有煤礦長距離、大運量、高帶速帶式輸送機張緊裝置進行選型設計時，提出了兩種不同的方案：第一種方案，采用變頻調(diào)速自動張緊裝置；第二種方案，采用重錘張緊裝置。分別對這兩種方案啟動過程中輸送帶的特性進行了動力學對比分析，所采用的帶式輸送機主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

對采用重錘張緊方式與自動變頻調(diào)速張緊方式的帶式輸送機進行了對比研究，得出了配有不同張緊方式的帶式輸送機啟動過程的動態(tài)特性。兩種方案下，啟動過程中張緊裝置移動速度對比如圖2所示。從圖2中可以得出：帶式輸送機啟動過程中，采用第一種方案時，在第64 s時，游動小車的移動速度達到峰值，游動小車的峰值運行速度為0.07 m／s；采用第二種方案時，相同的時間內(nèi)，重錘的移動速度峰值達到0.2 m／s，重錘峰值速度大約是游動小車峰值速度的2.7倍。采用重錘張緊方式時，重錘速度瞬時變化波動較大，對輸送帶瞬時沖擊較大，易對整條帶式輸送機系統(tǒng)造成破壞。

表1 帶式輸送機的主要技術(shù)參數(shù)

圖2 兩種方案下游動小車速度對比

兩種方案下游動小車位移對比如圖3所示。從圖3中可以得出：同一條帶式輸送機在配置自動變頻張緊裝置時，支撐張緊滾筒的游動小車的最大位移為3.2 m；而配置重錘張緊裝置時，重錘的最大位移行程為8.7 m，重錘張緊裝置的位移大約是自動變頻張緊裝置的2.7倍。裝有自動變頻張緊裝置游動小車位移較小，并且配有儲帶裝置，更適合在煤礦井下狹窄的順槽中使用。

兩種方案下，張緊裝置輸出張力對比如圖4所示。由圖4可以得出：在帶式輸送機啟動過程，輸送帶所需的張緊力需要時時進行調(diào)節(jié)，第一種方案中所采用的張緊方式輸出的張力可以一直跟隨著輸送帶和驅(qū)動滾筒分離點而變化，為啟動過程提供大小合適的張緊力，可以保證帶式輸送機啟動過程輸送帶各部位受力合理；第二種方案中所采用的重錘張緊方式輸出的張力在啟車、運行和停車過程是保持不變的，在啟動過程中，所提供的張緊力遠遠大于帶式輸送機系統(tǒng)穩(wěn)定運行所需要的張緊力，這將影響整個帶式輸送機機電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

圖3 兩種方案下游動小車的位移對比

圖4 兩種方案下張緊裝置輸出張力對比

3 結(jié)語

通過對同一條帶式輸送機配置自動變頻張緊裝置和重錘張緊裝置，并對兩者進行了對比研究，最后得出：對同一條帶式輸送機，當采用自動變頻張緊裝置時，自動變頻張緊裝置游動小車的速度和位移是重錘張緊裝置移動速度的約1／3；自動變頻張緊裝置可在工作過程中根據(jù)輸送帶和驅(qū)動滾筒分離點張力的變化為帶式輸送機系統(tǒng)提供合適的張緊力；重錘張緊裝置的張緊力為恒力，提供的張緊力過大和過小都易導致故障發(fā)生。

［1］趙東升，廉自生.帶式輸送機變頻調(diào)速自動張緊裝置的動態(tài)仿真［J］.礦山機械，2012，40（3）：56-59.

［2］任寧寧，王增才.AT驅(qū)動帶式輸送機啟動過程仿真研究［J］.煤礦機械，2010，31（1）：43-45.

［3］李光布.帶式輸送機動力學及其設計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1998.

［4］李冬梅，程秀芳.帶式輸送機拉緊裝置動態(tài)特性分析［J］.煤礦機械，2010，31（7）：72-74.

［5］楊華，鄭志昊.基于A MESim帶式輸送機動態(tài)特性分析［J］.煤礦機電，2008（3）：46-51.

［6］李光布，曹椋焱，李儒瓊.大型帶式輸送機動力學建模與仿真研究［J］.機械設計與研究，2008，24（4）：99-101.