矿用带式输送机张紧装置的改进与应用

刘 晖

（山煤集团凌志达煤业有限责任公司，山西长治 046606）

0 引言

皮带张紧装置在带式输送机运输过程中起着至关重要的作用[1-2]，能够在输送机启动、制动、正常工作时，保证皮带具有足够的张力，从而使皮带与滚轮之间能够有足够的摩擦力而不会出现打滑，同时保证皮带在各托轮间有一定的垂度，不会出现皮带过松而导致撤料的情况，是带式输送机的主要组成部分。除了上述所说的主要作用外，改进的带式输送机张紧装置在皮带输送机启动和正常拉力之间能够实现动态自动转换，通过对皮带张紧力的感应，使带式输送机在启动时皮带能够实现即时张紧，以增加输送机的启动效率，在正常运行时能够根据运行实况对皮带拉力进行实时调整[3-5]。

1 传统游动车张紧装置存在问题

（1）带式输送机传统的张紧装置主要是利用游动设备传送储存设备，以此来实现输送机皮带的松紧，操作程序比较繁琐，不能与输送机电机进行有效协调工作，在调整输送机皮带张紧力时需停止电机运行。一般游动设备安装位置距离电机头20 m左右，离工作人员位置较远，在出现紧急状况时，需要1人关闭电源，1人操作游动设备，容易造成操作错误，更严重可能还会造成安全事故。

（2）由于游动设备需要人为控制，一般会导致皮带在空载和满载时张紧力较小，在正常运作过程中，常常出现大块煤矸石掉落，会造成皮带张紧力的极速磨损，这些情况一般工作人员很难发现，这就造成皮带在长时间张紧力紧松交替的状态下被拉断。

图1 皮带输送机自动感应张紧装置结构示意图

（3）皮带在长时间工作后会出现严重的磨损，如果不能及时发现，在皮带运输大量矸石或张紧力过紧时，很容易发生皮带拉断的情况[6]。

2 带式输送机张紧装置改进

2.1 输送机自动张紧装置结构

输送机自动张紧装置结构如图1所示。该张紧装置主要由以下设备组成：激光扫描仪、控制游动车的馈电开关、重力感应装置、联锁开关、PLC控制柜、电缆等。

（1）感应弹簧、感应器以及7个托辊组成重力感应器。通过在皮带上方每隔50 m安装1个重力感应器来对皮带张紧力进行监控，然后再通过信号线将结果传到PLC控制柜。

（2）储带游动车、松带游动车、拉紧游动车3部分共同组成游动车部分。3个游动车通过钢丝绳进行连接，并且通过电缆与游动车开关相连。其中松带游动车与拉紧游动车放置在巷道轨道上，通过拉动储带游动车来对皮带的张紧力进行调控。

（3）通过在皮带下方安装激光扫描仪发射的红外线，可以对内部钢丝绳以及皮带表面进行监控，激光扫描仪可以捕捉钢丝绳及皮带表面是否发生断裂，并把监测结果通过信号线传输到PLC控制柜。

（4）PLC控制柜上的信号处理器将从各设备上收到的信号做统一处理，并将处理结果包括各设备运行状态及运行参数传输到显示屏上进行实时显示，方便工作人员观察及处理，工作人员处理的结果会再次通过信号处理器反馈到各设备上进行执行。

（5）根据馈电开关的负荷不同，各开关选择电流大小的馈电开关不同。游动车开关选择80 A的馈电开关，输送机及连锁开关选择200 A的馈电开关，每个馈电开关通过20 mm2的电缆进行相连。

2.2 自动输送机张紧装置应用

（1）根据查阅输送机皮带说明书可知，皮带张紧力的承载范围一般为150～300 kN。通过实际测试可知[7-8]，当皮带上堆积大量煤矸石时，皮带的张紧力会变大；当皮带拉紧力达到300 kN时，皮带拉紧力达到了极限，很容易发生断裂。因此为了安全，预留一定的拉紧力空间，可将重力感应装置的上限设置为280 kN。

（2）当皮带上堆满煤矸石导致皮带拉紧力达到280 kN时，重力感应器会发出信号，信号通过信号线传输到PLC控制柜，工作人员针对控制柜显示屏显示的结果，对问题进行及时处理，保证系统的正常运行。

（3）PLC控制柜接收到各设备传输的信号后进行处理并分析，针对分析处理后得到的松动信号，控制柜会将其传输到连锁开关，连锁开关收到信号后会命令游动车馈电开关及时接通松带游动车，通过松带游动车同时带动储带游动车和拉紧游动车向前移动，以此来达到松带的效果。

（4）当皮带上较重的承载部分运出了测量范围后，皮带会再次变松。为了不出现皮带打滑现象，必须对皮带进行再次拉紧，此时重力感应系统会回到初始数据，并及时对控制柜进行信号传递。控制柜收到信号后再次传输拉紧信号对游动车联锁开关进行命令，联锁开关收到指令后会做出切断松带游动车馈电开关并及时接通拉紧游动车馈电开关，以此来拉紧皮带。

（5）当皮带拉紧到设置的张紧力时，重力感应装置会再次发送信号到控制柜，控制柜通过命令联锁开关来切断拉紧游动车电源。

（6）激光扫描仪实时对皮带表面及内部钢丝绳进行检测。当发现皮带表面磨损或钢丝绳发生严重断裂时，会传输信号到控制柜，控制柜经过分析处理后将指令传输信号至联锁开关，联锁开关在收到指令后会做出及时切断输送机电源的动作，这样就可以避免发生皮带及钢丝绳在工作过程中发生断裂事故。

（7）为了能够确定皮带磨损或钢丝绳发生破损的具体位置，通常将激光扫描仪安装在距离机头40 m处，这样控制柜可以通过皮带当时的运行速度以及激光扫描仪接受信号至控制柜传输指令和输送机的时间来对破损的位置进行计算，同时将计算结果显示到屏幕上，方便工作人员进行快速处理。

3 带式输送机自动张紧装置优缺点

（1）带式输送机自动张紧装置由于设计成本低且方便安装拆卸，可以在任何工作面或是其他相关领域的皮带上使用。

（2）利用该自动张紧装置，可以实时对输送机皮带的张紧力进行监控；可以及时根据实际情况进行张紧力调整以及报警作业，保证了皮带安全高效地运行。

（3）该装置能够精准有效地解决皮带磨损及钢丝绳破损的预警工作，有效防止了皮带及钢丝绳断裂事故的发生，且方便现场工作人员进行及时地修理工作。

（4）虽然该装置监测精确度较高，但也存在许多问题。首先，一般井下工作面处于潮湿状态，导致皮带在运输完成后上面会存留大量的煤泥，严重影响了激光扫描仪的工作效果，不能对皮带表面进行有效地监控和预警；其次，一般工作面为提高运输效率，皮带的运行速度很大，导致当出现煤矸石过重时，重力感应系统感应的时间较短，频繁出现系统不能及时做出处理的情况，这就导致皮带在频繁的超载运行下，发生严重磨损，减少使用寿命；最后，由于该系统游车较多，频繁调动3种游车的运行，导致游车彼此之间的钢丝绳容易发生缠绕及摩擦，影响工作效率。

4 结束语

本文设计的皮带输送机自动张紧装置改变了传统游动车张紧装置的低效及不安全性，实现了皮带输送机张紧力调整的自动化，延长了皮带及钢丝绳的使用寿命，提高了生产运输效率及安全性，对煤矿安全高效生产的实现具有重要意义。