带式输送机驱动系统的设计

朱军科

（山西西山煤电集团东曲煤矿多经机电设备修理厂， 山西 古交 030200）

引言

采煤机、刮板输送机、掘进机、液压支架以及带式输送机等均为综采工作面的大型机电设备，其运行的可靠性和稳定性直接决定综采工作面的生产效率。带式输送机作为综采工作面的主要运输设备，正朝着长距离、大运量、高带速、多驱动的方向发展，进而对其驱动系统的性能提出了更多的要求[1]。实际生产中由于带式输送机驱动系统的缺陷，导致其传动性能较差，且在设备启动或制动阶段均会对其造成较大的冲击，从而降低设备的使用寿命。因此，需对当前带式输送机的驱动系统进行改造设计。

1 带式输送机驱动技术概述

为提升带式输送机的传动性能，改善其驱动性能，需对其驱动技术提出如下要求：减小带式输送机启动时的电流，进而减小启动时对设备造成的冲击；增大带式输送机电机启动的力矩，避免设备在启动、制动阶段出现打滑的现象；采用多点驱动策略时需充分考虑到功率平衡的问题；将软启动技术应用于驱动系统中，达到带式输送机节能的效果[2]。

目前应用带式输送机实际生产中的驱动方式主要有：电机+调速耦合器+减速器、变频电机+联轴器+减速器、电机+联轴器+CST等三种驱动方式。考虑到生产成本与驱动效果的综合对比，本文拟采用变频电机+联轴器+减速器的驱动方式，该驱动方式的结构示意图如图1所示。

基于图1所示的驱动方式能够实现带式输送机平滑加速启动，主要适用于长距离、大运量的带式输送机系统。

本文所研究带式输送机的具体型号为DSJ140/250/G3×500+3×500，该型号带式输送机的关键技术参数如表1所示。

图1 变频电机+联轴器+减速器驱动方式结构示意图

表1 DSJ140/250/G3×500+3×500带式输送机关键技术参数

2 带式输送机驱动系统的布置

带式输送机驱动系统的布置形式是设备运转的核心。一般情况下，带式输送机驱动系统应在满足设备启动性能良好的前提下采用位置最少、最简单的原则进行布置。带式输送机驱动系统可采用的布置形式有：头部集中布置，中间布置以及头尾分散布置[3]。

2.1 驱动系统布置形式的对比

2.1.1 头部集中布置

驱动系统头部集中布置是将驱动装置集中布置于带式输送机的头部位置，采用多台驱动装置对功率平衡的要求极高。该种布置形式对带式输送机电机的要求较低；启动时间较长，可降低对电机的损害程度。此外，采用软启动的形式能够减小在启动或者制动阶段对电机所造成的冲击。

2.1.2 中间驱动布置

中间驱动布置主要应用于长距离、大运量的带式输送机，其主要将驱动装置布置于带式输送机的中间位置。采用此种布置形式能够有效避免驱动力过于集中，从而减小输送带的张力，提升带式输送机的使用寿命[4]。

2.1.3 头尾分散布置

头尾分散布置是将驱动装置分散布置于带式输送机的头部和尾部，同样适用于大运量、长距离的带式输送机。由于驱动力分散导致相应电机的规格也变小，进而使得驱动装置的体积减小，所需安装空间也变小。

2.2 驱动系统布置的选择

基于对三种驱动系统布置方式的优劣势进行对比，并结合我矿带式输送机的参数及应用环境，选用驱动系统多点中间布置的方式，具体布置形式如图2所示。

图2 带式输送机驱动系统中间布置示意图

驱动滚筒作为驱动系统的核心机械部件，根据其计算方法结合该型号带式输送机电机、带速等参数对其关键结构进行设计。所设计的驱动滚筒的关键参数如表2所示。

表2 驱动滚筒关键参数 mm

3 带式输送机驱动控制系统的设计

3.1 驱动系统控制要求

为保证带式输送机驱动系统能够充分发挥其作用，对其控制系统提出如下要求：

1）实现启动控制、低速验带控制、变频器停止与急停控制、带式输送机的重载启动控制以及多机动态平衡等。

2）实现对带式输送机的近控和远程监测及控制功能。其中，近控功能主要用于对设备的检修和调试。

3）实现对带式输送机的保护功能。

3.2 驱动控制系统的设计

3.2.1 供电系统

带式输送机驱动控制系统中供电分系统主要包括有高压供电、低压供电以及操作电源的设计。其中，带式输送机驱动控制系统的高压供电采用单母线分段单元供电方式，基于变频器采用一拖二的供电方式。带式输送机驱动控制系统的低压供电基于馈电柜实现低压进电，并通过6路输出，低压供电主要是向驱动控制系统中的控制柜、操作台等辅助设备进行供电。

3.2.2 控制系统

基于带式输送机驱动系统的控制需求，设计如图3所示的控制系统。

如图3所示，带式输送机驱动控制系统主要有PLC控制器、操作台以及各类传感器组成。PLC控制器为控制系统的主控制器，主要实现对系统的控制，基于PLC控制器实现对驱动系统手动、自动以及远程控制模式。传感器的类型主要是实现对设备的保护，包括对设备的堆煤、跑偏、超温、纵撕以及速度等保护。针对驱动控制系统保护装置的选型结果如表3所示。

图3 驱动控制系统结构示意图

表3 带式输送机驱动控制系统保护装置选型结果

4 结语

带式输送机作为综采工作面的主要运输设备，其正朝着大运量、长距离以及大功率的方向发展，但其驱动系统未能够满足上述发展趋势。因此，需对当前带式输送机的驱动系统进行改造设计，尤其针对驱动系统的布置方式、关键驱动机械结构以及控制系统进行改造，使其能够适应当前的生产需求。