王相君

0 引言

在現(xiàn)代化煤礦開采中，其核心技術(shù)是綜合機(jī)械化采煤裝備?？缮炜s膠帶輸送機(jī)是綜采裝備中主要設(shè)備之一，其作用是與工作面采煤機(jī)，刮板機(jī)配合將開采出的煤運(yùn)出采煤工作面。自動(dòng)張緊裝置就是使可伸縮膠帶輸送機(jī)配合工作面推進(jìn)的關(guān)鍵設(shè)備。

1 變頻自動(dòng)張緊裝置的應(yīng)用優(yōu)勢

變頻自動(dòng)張緊裝置是將其自動(dòng)化控制又進(jìn)一步提升了，并且提高了智能監(jiān)控功能。從而使可伸縮膠帶輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化的自動(dòng)張緊，實(shí)現(xiàn)了綜采工作面順槽可伸縮膠帶輸送機(jī)滿足高效開采工藝需求。同時(shí)采用變頻自動(dòng)張緊裝置可以保證輸送機(jī)膠帶工作在最佳張力狀態(tài)下，使輸送機(jī)膠帶獲得穩(wěn)定的張力，從而降低了因張力過大造成膠帶、機(jī)架或張緊裝置的損壞；可伸縮膠帶輸送機(jī)采用變頻自動(dòng)張緊裝置可與自移機(jī)尾的配合工作，實(shí)現(xiàn)了自移機(jī)尾前移時(shí)輸送機(jī)不停機(jī)從而大提高了綜采工作面開機(jī)率和開采速度，采用變頻自動(dòng)張緊裝置還可降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，便于檢修輸送機(jī)，縮短了檢修時(shí)間；因此，變頻自動(dòng)張緊裝置產(chǎn)業(yè)化和普遍推廣應(yīng)用是十分有必要的。

2 變頻自動(dòng)張緊裝置

2.1 變頻自動(dòng)張緊裝置總體組成及其作用

（1）操作檢測控制柜、變頻調(diào)速控制柜和變頻電動(dòng)機(jī)，組成電力電控系統(tǒng)，提供張緊驅(qū)動(dòng)力和自動(dòng)調(diào)速驅(qū)動(dòng)控制，以及各種保護(hù)功能。

（2）慢速調(diào)度絞車，在膠帶輸送換帶重新接頭時(shí)和運(yùn)行時(shí)提供調(diào)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(tǒng)動(dòng)力。

（4）傳感器、行程開關(guān)和制動(dòng)電磁閥，監(jiān)測張緊裝置工況和和煩斷帶保護(hù)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(dòng)、固定等作用。（變頻自動(dòng)張緊裝置見圖1）

圖1 變頻自動(dòng)張緊裝置

2.2 技術(shù)原理和特點(diǎn)

膠帶輸送機(jī)變頻自動(dòng)張緊裝置是一種集機(jī)、電、液于一體的自動(dòng)化設(shè)備。設(shè)計(jì)時(shí)研究了膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行原理，應(yīng)用現(xiàn)代控制理論與技術(shù)，針對(duì)高彈性、大慣性、非線性摩擦負(fù)載的控制對(duì)象，建立控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與技術(shù)途徑。

采用以PLC 為核心的控制系統(tǒng)、控制隔爆兼本質(zhì)安全型四象限變頻器，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)及其特性，進(jìn)行不同工況所需張力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使張力調(diào)節(jié)平穩(wěn)，響應(yīng)速度快、精度高；使用液壓緩沖裝置作為全面提高機(jī)構(gòu)，有效降低了輸送機(jī)斷電或急停時(shí)膠帶峰值張力；采用電動(dòng)機(jī)聯(lián)接減速器再聯(lián)接專用絞車的傳動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、效率高、可行性好。張緊裝置根據(jù)膠帶輸送機(jī)主控制系統(tǒng)的動(dòng)作指令及傳感器的張力信號(hào)，對(duì)膠帶輸送機(jī)進(jìn)行再啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停機(jī)、驗(yàn)帶等不同工況下膠帶張力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，并且采用了自診斷、與輸送機(jī)主控系統(tǒng)和自移機(jī)尾協(xié)調(diào)控制的變頻自動(dòng)張緊裝置控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自移機(jī)尾控制與膠帶輸送機(jī)張緊系統(tǒng)連機(jī)控制，在綜采工作面轉(zhuǎn)載機(jī)及自移機(jī)尾隨工作面推進(jìn)需移機(jī)時(shí)，配合膠帶輸送機(jī)自動(dòng)進(jìn)行膠帶張緊，有效縮短綜采工作面輔助作業(yè)時(shí)間。特別適用于煤礦長距離、大運(yùn)量、高速度的可伸縮膠帶輸送機(jī)及其千萬噸級(jí)綜采工作面和綜放工作面的生產(chǎn)需求。

3 應(yīng)用情況及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

變頻自動(dòng)張緊裝置是可伸縮膠帶輸送機(jī)上的關(guān)鍵成套設(shè)備之一。它的推廣應(yīng)用可大大提高輸送機(jī)的自動(dòng)化程度以及工作面的開機(jī)率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且可以產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。具體表現(xiàn)在以下幾方面：

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

（2）可伸縮膠帶輸送機(jī)采用變頻自動(dòng)張緊裝置大大降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度；同時(shí)由于可與自移機(jī)尾的配合工作，實(shí)現(xiàn)了自移機(jī)尾前移時(shí)不停機(jī)，從而提高了工作面開采速度；

（3）經(jīng)濟(jì)效益分析，使用變頻自動(dòng)張緊裝置后可在兩個(gè)方面獲得直接經(jīng)濟(jì)效益，一是1 個(gè)工作面可節(jié)約1 個(gè)工人，節(jié)約了人力成本；二是每完成1 次自移機(jī)尾可節(jié)約0.5 h，以每天移動(dòng)6 次計(jì)算，采用變頻自動(dòng)張緊裝置可提高3 h 的產(chǎn)量，提高了工作面開機(jī)時(shí)間和生產(chǎn)效率，為工作面高效安全生產(chǎn)提供保障。

同發(fā)東周窯礦在同煤集團(tuán)首次將變頻自動(dòng)張緊裝置應(yīng)用于盤區(qū)可伸縮膠帶輸送機(jī)，帶寬1 600 mm，輸送機(jī)長度6 000 m，帶強(qiáng)2 000 N/mm，帶速4.0 m/s，運(yùn)量3 500 t/h，驅(qū)動(dòng)功率：頭驅(qū)3×500 kW+中驅(qū)3×500 kW。變頻張緊裝置工作電壓660/1 140 V，電動(dòng)機(jī)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(jīng)過歷時(shí)兩年的開采，該工作面已經(jīng)采完。變頻自動(dòng)張緊在服務(wù)過程中，狀態(tài)良好，運(yùn)行穩(wěn)定。除此之外，該變頻自動(dòng)張緊裝置已成功應(yīng)用于20 多條長距離膠帶輸送機(jī)。

4 結(jié)語

綜采工作面順槽可伸縮膠帶輸送機(jī)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(fā)展，輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)特性以及對(duì)張力的要求發(fā)生了質(zhì)的變化，再采用液壓拉緊方式，很難適應(yīng)當(dāng)前煤礦綜采工作面的高度機(jī)械化、高產(chǎn)高效快速推進(jìn)的生產(chǎn)模式，并且采用液壓拉緊在生產(chǎn)過程中存在下列問題：

（1）液壓拉緊不能對(duì)輸送機(jī)膠帶張力進(jìn)行時(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，尤其是輸送機(jī)啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)，張力調(diào)節(jié)響應(yīng)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(jī)尾配合工作：自移機(jī)尾前移時(shí)，輸送機(jī)需停機(jī)，待液壓拉緊裝置收回膠帶并拉緊后，方可啟動(dòng)輸送機(jī)。這大大降低了工作面的生產(chǎn)效率。

變頻自動(dòng)張緊裝置既能滿足可伸縮膠帶輸送機(jī)張力的需要，又能實(shí)現(xiàn)工作面快速推進(jìn)。變頻自動(dòng)張緊裝置是近幾年剛開始研究的一種自動(dòng)化程度較高的產(chǎn)品，是煤炭開采機(jī)械化領(lǐng)域可伸縮膠帶輸送機(jī)的一項(xiàng)重大技術(shù)突破，是現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的重要成果。