張志峰

（山西科達自控股份有限公司， 山西 太原 030012）

引言

煤礦皮帶輸送機多采用頭部驅(qū)動，自移機尾，機尾落料的方式輸送煤炭。由于煤礦運輸大巷受地質(zhì)條件的限制，巷道的走向多為馬鞍型或者波浪型，這導致皮帶的運行工況會非常復雜，需要頻繁地切換向上運輸和向下運輸狀態(tài)，經(jīng)常采用回饋制動型變頻器[1-2]來進行不同運輸狀態(tài)的切換，但是若對皮帶的張緊裝置控制不好，則很容易在轉(zhuǎn)化時造成疊帶事故，這將嚴重影響到煤礦的正常生產(chǎn)。為了解決這種問題，需要在皮帶輸送機的尾部加上一個制動裝置。

1 永磁柔性制動方案的設(shè)計

采用在皮帶輸送機的機尾加裝永磁柔性制動裝置，來解決皮帶輸送機狀態(tài)切換中存在的問題。要實現(xiàn)的效果如下：當皮帶處于下運工況時，采用永磁制動裝置制動不需要回饋制動型變頻器，使用通用變頻器配合永磁制動裝置就能滿足要求，還能防止皮帶超速飛車，可有效地防止變頻器回饋制動時對電網(wǎng)的諧波污染；永磁制動裝置安裝在機尾，可有效地抵消皮帶承載分支向下的分力，防止發(fā)生疊帶事故；機尾加裝永磁制動裝置[3-4]，其與機尾滾筒一體化總成，且設(shè)備對外接線簡單，拆裝方便，有利于機尾定期移動搬家。煤礦皮帶輸送機永磁柔性制動如圖1 所示。

圖1 煤礦皮帶輸送機永磁柔性制動設(shè)計

由圖1 可知，制動裝置由永磁制動裝置、控制箱、速度傳感器、局部通風機以及扭矩傳感器組成。礦用隔爆兼本質(zhì)安全型控制箱是整個裝置的電控核心，它主要是采集速度傳感器和扭矩傳感器的數(shù)據(jù)，通過核心算法，確定永磁制動器的投入時刻以及制動深度，最終實現(xiàn)皮帶機在下運工況運行時，不超速、不飛車，平穩(wěn)可靠地制動或者連續(xù)下運運行。局部通風機主要完成對永磁制動器的散熱，防止過熱造成永磁體的消磁。隔爆型三相異步電動機主要負責接受控制箱的指令，通過開停時間來控制制動器磁間隙，用以調(diào)節(jié)制動力。永磁渦流柔性制動器作為裝置的主要執(zhí)行機構(gòu)，安裝在滾筒的主軸上，由四個部分組成：一是與滾筒主軸直連接的永磁體；二是外周的導體部分，這兩個部分有一定的氣隙；三是一個電動絲桿執(zhí)行機構(gòu)，通過執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)兩個轉(zhuǎn)體之間氣隙的大小，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)阻力，從而達到制動的目的。

2 輸送機永磁柔性制動的主要設(shè)備

設(shè)計功能實現(xiàn)主要靠煤礦用永磁制動裝置（以下簡稱制動裝置）來完成。制動裝置由KXJ10-1140（660）礦用隔爆兼本質(zhì)安全型控制箱、GSH5 礦用本質(zhì)安全型速度傳感器、CYN820S 礦用扭矩傳感器、永磁渦流柔性制動器、隔爆型三相異步電動機（電動調(diào)節(jié)用）、FB№4.0/1.1 礦用隔爆型壓入式軸流局部通風機等組成。

2.1 永滋渦流柔性制動裝置

永滋渦流柔性制動裝置的外形及結(jié)構(gòu)如下頁圖2 所示，主要有與滾筒主軸連接的永磁轉(zhuǎn)子和相對固定的導體轉(zhuǎn)子。在永磁轉(zhuǎn)子和固定的導體轉(zhuǎn)子部件之間有一定的氣隙。永磁渦流柔性制動裝置還有一個通過獨特鎖定機構(gòu)連接到滾筒軸上的輪轂。可以通過執(zhí)行器調(diào)節(jié)兩個轉(zhuǎn)體之間氣隙的大小，調(diào)節(jié)輸出扭矩來實現(xiàn)制動力的控制。制動裝置的主要技術(shù)參數(shù)：制動功率25 kW，額定速度75 r/min，直徑Φ450 mm，長度300 m，伸出軸徑150 mm，散熱風機電機AC660 V 0.55kW，調(diào)節(jié)電機AC660 V 0.55kW。

圖2 永磁渦流制動裝置

2.2 礦用本質(zhì)安全型速度傳感器

在進行控制時，傳感器是最重要的控制信號。速度是通過速度傳感器測量得到的，這里速度傳感器的型號為GSH5。傳感器工作時的參數(shù)為：輸入電壓DC12～24 V；工作電流≤70 mA；信號輸出頻率為5～18 V，方波；帶載電流≤10 mA；繼電器輸出一常開、一常閉模擬量輸出，4～20 mA（負載阻抗≤250 Ω）防爆型式。外形尺寸440 mm×260 mm×159 mm，質(zhì)量9.4 kg。

3 應用效果

山西陽煤一礦于2019 年在煤礦皮帶輸送機上安裝了該制動裝置，經(jīng)過幾個月的使用后發(fā)現(xiàn)：

1）疊帶事故發(fā)生的頻率大大降低，皮帶的磨損程度大幅減小，有利于延長皮帶的使用壽命；

2）皮帶的撒料明顯減少，降低了工人的勞動量；

3）基本上杜絕了斷帶事故的發(fā)生，保障了煤礦的正常生產(chǎn)。

4 結(jié)語

在皮帶輸送機運輸過程中，需要進行狀態(tài)切換。傳統(tǒng)的切換方式對皮帶的制動有著較高的要求，很難滿足實際生產(chǎn)的需要。為此，在皮帶輸送機的尾部加裝一個永磁柔性制動裝置。現(xiàn)場實踐發(fā)現(xiàn)，在加上制動裝置后，皮帶輸送機的運行狀態(tài)更加平穩(wěn)，提高了煤礦的生產(chǎn)效率。