中驱软启动可伸缩带式输送机的应用

张权

（山西煤矿机械制造有限责任公司技术中心，太原 030031）

中驱软启动可伸缩带式输送机的应用

张权

（山西煤矿机械制造有限责任公司技术中心，太原 030031）

采用中间驱动技术和电控系统对输送机实现自动监控及调节，首先要计算确定中间驱动系统的布置位置和各个驱动点受力分析，得到中间驱动技术可以降低输送带所受张力的结论，提高输送带使用寿命，同时可以降低输送带选型时的强度规格。其次，通过电控技术与调速型液力偶合器的配合，实现带式输送机的软启动控制和多机驱动功率平衡功能等自动化控制。最终得到大功率、大运量、长运距可伸缩带式输送机的设计方法。

带式输送机；中间驱动；软启动

带式输送机是煤矿高效连续运输设备，具有距离长、运量大、连续运输、自动化集中控制的优点。对于安全高效的矿井，带式输送机已经成为不可缺少的设备。

1 DSJ140/350/G2×500+3×500带式输送机

1）技术参数：大同煤矿集团公司金庄煤业，采用可伸缩带式输送机，其机头集中3驱动带中部2驱动可伸缩带式输送机，选用德国福伊特偶合器，实现软启动。相关参数如下：

运输能力3 500 t/h；带宽1 400 mm；带速V= 4.5 m/s；输送长度3 977 m；提升高度80 m；输送带型号PVG2000 S阻燃抗静电整芯带；电机功率G2×500+3×500 kW；储带长度≥120 m；供电电压10 kV，低压660 V，频率50 Hz。

2）功率计算：按最恶劣的工况（上运段有煤，下运段无煤）计算[1]：附加阻力系数CN=1.05；运行阻力系数f=0.025；输送带质量qo=32 kg/m；托辊旋转部分质量qt=31 kg/m；物料质量q=216.05 kg/m；主要圆周力F=CNfLg［qt+（2qo+q）cosβ］+gqH；轴功率计算P=F×V/1000kW=1 535 kW；电机总功率Pd= P1.3=1 535×1.3=1 995.5 kW；按照总功率Pd=2 000 kW计算。

2 中间驱动方式

1）中间驱动方式的选用：见图1。机输送带的张力，由输送机机尾滚筒分离点到机头滚筒切入点线性增大。若采用机头部集中驱动，输送带会产生很大的张力。选择高强度输送带成本高，而且整个输送机维护也麻烦。因此采用中间驱动的布置形式输送带受到的张力从机尾滚筒分离点到中间驱动装置滚筒切入点线性增加，到中间驱动装置传动滚筒分离点张力减小，再到机头传动滚筒的输送带切入点线性增加。这样，输送带张力不是从输送机机尾到机头一直线性增大，在中间驱动部张力有一次下降。通过计算和验证选择PVG2000S阻燃抗静电整芯带，选用三传动滚筒五电机驱动，取功率配比为2∶1∶2的形式布置。

图1 输送带缠绕方式图

2）中间驱动位置的确定，中驱位置的选择，应满足以下条件。

a.中间驱动部传动滚筒输送带所受张力与机头部驱动装置传动滚筒输送带所受张力基本相等。

b.由于此输送机为顺槽可伸缩带式输送机，当输送机收缩至中间驱动部位置，中间驱动拆除后，机头部3套驱动装置仍能保证完成剩下工作任务。

通过计算，确定中间驱动装置的安装位置。

3 驱动系统的要求

1）实现软启动：调速型液力偶合器选用德国福伊特产品，含冷却系统。a.可实现多机功率平衡；b.可实现额定转速，可以以额定转速20%的速度进行验带，调速时间为0～500 s。

2）实现中间驱动与机头驱动功率平衡：a.通过电控系统实现各个驱动系统之间的功率调配及平衡[3]，输送带所受张力可以通过张力元件测试出。由于中间驱动部位距离头部驱动部位较远，受各种因素的影响，这两个部位输送带所受的张力不平衡。此时，在中间驱动部位安装一套输送带张力测量装置可随时测出中间驱动部输送带张力的大小。b.张力元件（Load Cell）输出的是MV信号，它所反应的是安装处的拉力或压力的大小（0～1 000 kg），此信号需要根据测量装置所设计的安装形式换算成所对应的皮带张力（比如4～15 MV对应于0～200 kN），然后MV信号需要经过放大器整定将MV信号转换为4～20 MA的电流信号供控制系统PLC所用。控制系统根据信号，调节各个驱动功率的平衡。若中间驱动部输送带拉力不够，系统就会调节机头部输送带拉力，最终达到调节中间驱动输送带的拉力。

3）实现整个输送机系统的统一监控：通过电控系统的控制实现监控，配置贝克电控系统。电控系统工作图，见图2。

电控系统满足以下要求：

a.采集主电机的工作电流输出信号（DC 4-20 mA电流信号），用于带式输送机启动和运行时进行功率平衡。

b.用户负责充油阀、排油阀的供电，阀状态检测（DC12 V，150 mA），PT100温度检测，速度检测，压力开关的检测。并严格按照偶合器的控制逻辑，完成对偶合器的有关控制，主要实现以下功能：带式输送机进行软启动控制；空皮带状态下慢速验带功能；实现多机驱动功率平衡功能；操作界面应采用可视化界面，友好直观，并能够动态显示如下内容：皮带运行的不同状态（预排液、张紧、加速、正常运行、慢速验带等；）充、排液阀的状态（打开或关闭）；油泵电机、冷却器电机运行状态；油温度显示（采用动态柱状图）；驱动电机运行电流（采用动态柱状图）。

图2 电控系统工作图

4 结论

通过上述综合分析，我公司成功在同煤金庄煤业研制出DSJ140/350/G2×500+3×500带式输送机，使用效果良好。可以得到以下结论：

1）在大功率、长运距、大运量带式输送机上采用中间驱动装置，可以有效降低输送带所受的张力，这对输送带是有好处的。

2）输送带占整个输送机制造成本的40%左右，利用中间驱动技术，延长输送带使用寿命，不必选用过高强度的输送带，节约使用成本。

3）通过设计验证，选择合理的中间驱动安装位置，保证了可伸缩带式输送机在拆除中间驱动后满足剩下采煤段的工作。

4）实现带式输送机软启动控制和多机驱动功率平衡功能等，电控系统与耦合器的配合是必不可少的。

Application of Flexible Belt Conveyor with Soft Start of Intermediate Driver

ZHANG Quan
(Technical Center,Shanxi Coal Mining Machinery Manufacturing Co.,Ltd.,Taiyuan 030031,China)

Intermediate driving and electronic control system were used to realize the automatic monitoring and control for conveyors.First,we determined the position of the intermediate driving and conducted the force analysis for each driving point.We concluded that the intermediate driving technology could reduce belt tension,extend its service life,and reduce the strength specification.Second,by the matching between the electronic control system and variable speed fluid coupling,the soft start and power balance of multi-motor driving for the belt conveyor could be automatically controlled.Finally,we realized the design for the flexible belt conveyor,featured by high power,large transporting capacity,and long distance.

belt conveyor;intermediate driving;soft start

TD528

A

1672-5050（2015）03-0076-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.03.027

（编辑：薄小玲）

2015-01-02

张权（1980-），男，山西应县人，大学本科，工程师，从事煤矿带式输送机的研究。