王 鵬

中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計院有限公司

帶式輸送機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

王 鵬

中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計院有限公司

隨著機(jī)電控制技術(shù)地不斷更新與發(fā)展，帶式輸送機(jī)的驅(qū)動技術(shù)及系統(tǒng)日益多樣化。設(shè)備智能化、大型化是現(xiàn)階段高產(chǎn)、高效礦井和火力發(fā)電廠對帶式輸送機(jī)提出的要求，也是帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢。目前，我國煤礦和火力發(fā)電廠的帶式輸送機(jī)輸送帶寬度已達(dá)2400mm，帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度超過5m/s，運(yùn)輸散料能力已超過3200m3/h。隨著帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力的不斷提高，相配套的驅(qū)動技術(shù)及系統(tǒng)也相應(yīng)發(fā)展，本文將針對目前常見的帶式輸送機(jī)驅(qū)動技術(shù)及裝置評價比較，并提出帶式輸送機(jī)驅(qū)動技術(shù)及系統(tǒng)的發(fā)展方向。

帶式輸送機(jī)；技術(shù)現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

中國情報網(wǎng)的預(yù)測報告，中國今后帶式輸送機(jī)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(jī)要達(dá)到3000m，對于鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)需加長至5000m以上，單機(jī)驅(qū)動功率要求達(dá)到1000kW～1500kW。帶式輸送機(jī)是一種連續(xù)式輸送設(shè)備，在煤礦井下和火力發(fā)電廠輸送原煤是一種主要運(yùn)輸設(shè)備，是開采量較大礦井和輸送量較大火力發(fā)電廠必備的輸送設(shè)備。隨著帶式輸送機(jī)輸送量、速度、長度、功率的提高，在配電和控制系統(tǒng)方面的要求也隨之提升，PLC與變頻器的結(jié)合實現(xiàn)了多臺皮帶機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了重載平穩(wěn)起動、低速驗帶及各種保護(hù)、監(jiān)控等。

1 我國管狀帶式輸送機(jī)研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代，我國第一臺管狀帶式輸送機(jī)由太原重型機(jī)械學(xué)院設(shè)計，吉林市機(jī)械廠制造，用于吉林市化工廠。同期，淮南煤礦機(jī)械廠引進(jìn)日本普利司通專利制造技術(shù)。繼淮南煤礦機(jī)械廠，四川自貢運(yùn)輸機(jī)械廠、北京國家電力建設(shè)研究所、中國華電工程集團(tuán)公司等單位也同普利司通公司進(jìn)行合作，承擔(dān)了管狀帶式輸送機(jī)項目在中國地區(qū)的生產(chǎn)與開發(fā)。長沙重型機(jī)械廠(現(xiàn)長沙重型機(jī)器制造有限責(zé)任公司)聯(lián)合德國柯赫公司開展并促進(jìn)管狀帶式輸送機(jī)在中國地區(qū)的設(shè)計研發(fā)和推廣工作。國內(nèi)已投入運(yùn)營的管狀帶式輸送機(jī)達(dá)幾十條。近幾年我國管狀輸送機(jī)的發(fā)展達(dá)到了當(dāng)今世界先進(jìn)水平。

2001年10月在貴陽舉行了第一屆“環(huán)保型連續(xù)輸送設(shè)備——圓管帶式輸送機(jī)”專題研討會，表明管狀帶式輸送機(jī)技術(shù)在國內(nèi)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(jī)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10380—2002《圓管帶式輸送機(jī)》，該標(biāo)準(zhǔn)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(jī)。

通過對圓管帶式輸送機(jī)的性能分析，太原科技大學(xué)王鷹等教授提出了圓管帶式輸送機(jī)的設(shè)計計算的一般方法，并對以輸送機(jī)壓陷阻力為主的主要運(yùn)行阻力進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)槽型輸送帶代替管狀帶式輸送機(jī)的專用輸送帶進(jìn)行了探討研究，分析了該方案的可行性以及設(shè)計過程中的注意事項，現(xiàn)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(shù)開發(fā)中心提出應(yīng)用管狀帶式輸送機(jī)在高度低、運(yùn)量小等場合進(jìn)行垂直提升，并得到了應(yīng)用。

2 發(fā)展趨勢

2.1 CST驅(qū)動設(shè)備

CST是著名汽車制造公司。CST的工作原理為：在電機(jī)施加負(fù)荷之前對電機(jī)進(jìn)行空載驅(qū)動，行星齒輪傳動的內(nèi)圈安設(shè)有粘液離合器，此時輸出轉(zhuǎn)軸并不轉(zhuǎn)動；當(dāng)電機(jī)逐漸達(dá)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(xiàn)了方便控制輸出功率及力矩的功能。離合器在控制系統(tǒng)的精確調(diào)控下平穩(wěn)逐級啟動。CST驅(qū)動設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是可靠性能高、軟啟動控制穩(wěn)定、輸出效率高、占用空間小等特點(diǎn)。此外，CST驅(qū)動設(shè)備能夠保證多驅(qū)動單元電機(jī)的效能平衡，應(yīng)用技術(shù)較為成熟，也可在高荷載條件下啟動。但是，CST驅(qū)動設(shè)備價格較高，并且要求依賴其指定品質(zhì)的油品；進(jìn)口設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，初級用戶維修、維護(hù)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(zhì)實現(xiàn)轉(zhuǎn)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(qiáng)，實現(xiàn)對輸出轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的控制。液力耦合器的工作優(yōu)點(diǎn)為：柔性傳力、初級用戶即可操作、內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡潔、抗沖擊荷載與循環(huán)荷載性能好。液力耦合器也可用于多電機(jī)啟動，可實現(xiàn)逐臺啟動，避免電流瞬間過大。但是，它本質(zhì)上屬于機(jī)械調(diào)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(huán)降溫。液壓變速的普遍缺點(diǎn)為速度不太穩(wěn)定、調(diào)速精度較差，且不能在負(fù)載情況下啟動電機(jī)。

2.3 變頻控制驅(qū)動系統(tǒng)

變頻裝置有“交流電－直流電－交流電”與“交流電－交流電”兩類。“交流電－直流電－交流電”變頻裝置首先將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再利用逆變器將直流電又轉(zhuǎn)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(yōu)點(diǎn)為功率因數(shù)高、諧波電流小，無需諧波吸收裝置。“交流電－直流電－交流電”變頻裝置啟動與制動穩(wěn)定性好，調(diào)速頻段廣，可實現(xiàn)無級變速，可在負(fù)載狀況下穩(wěn)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?qū)㈩~定頻率恒壓變?yōu)樽冾l變壓，因此功率因數(shù)不高，對局部網(wǎng)路電流電壓有較大影響。

管狀帶式輸送機(jī)的扭轉(zhuǎn)嚴(yán)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(yán)重后果。通過對管狀帶式輸送機(jī)輸送帶扭轉(zhuǎn)原因的分析可以看出，輸送帶的扭轉(zhuǎn)是不可避免的，需要人為干預(yù)進(jìn)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(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性意義重大。

結(jié)束語

隨著環(huán)保意識的逐漸增強(qiáng)，在散狀物料運(yùn)輸領(lǐng)域，管狀帶式輸送機(jī)的作用和地位將逐步提高，其應(yīng)用范圍將越來越廣泛。如何提高管狀帶式輸送機(jī)運(yùn)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(jī)設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

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

[3] 王鷹，杜群貴，韓剛，等.環(huán)保型連續(xù)輸送設(shè)備——圓管狀帶式輸送機(jī)[J].機(jī)械工程學(xué)報，2003(1).