液压电控张紧装置在带式输送机上的应用

关祥

（晋能控股山西科学技术研究院公司双创中心 山西 大同 037000）

0 引言

在现代化煤企中，带式输送机作为煤矿生产过程中的主要运输设备，胶带的张紧装置必须恒定输出张紧力，才能保证带式输送机的平稳运行，从而才能确保煤矿生产的安全有序。因此，带式输送机的张紧装置除了空间上布置要合理有效，还要保证带式输送机的张紧装置的力矩输出有效和稳定。而液压电控张紧装置的功能完全可以实现以上要求，本文以晋能控股煤业集团马道头煤业的主井的带式输送机作为研究对象，重点对液压电控张紧装置在带式输送机上的使用效果进行论述。

1 液压电控张紧装置安装环境

马道头煤业的矿井设计生产能力是1 000万吨/年，其所处的地带属于地震基本烈度Ⅶ度。马道头煤业矿井生产工作制度是年工作日330 d，日净运行时间为16 h。

带式输送机在马道头煤业矿井中的主斜井井筒及主井井口房内工作，主斜井是进风井，井筒斜长3 040 m，倾角6°。马道头煤业主斜井带式输送机相关参数见表1。

表1 马道头煤业主斜井带式输送机相关参数表

2 液压电控张紧装置组成结构

液压电控张紧装置适用于所有大型的集中控制的带式输送机的张紧装置，尤其是长距离、大运量的主斜井带式输送机，其优势尤为突出。液压电控张紧装置主要分为机械部分（张紧油缸、液压泵站、蓄能器、张紧小车）、电气部分（电气开关）和液压系统等三大部分组成。

图1 张紧装置示意图

2.1 机械部分

机械部分由张紧小车、托辊小车、固定台和液压张紧装置等组成。本机液压系统张紧装置型号为：ZYJ-500J，额定张紧力为200 kN，使用ϕ15.5的钢丝绳。张紧车有效张紧行程为12 m。

图2 液压电控张紧装置托辊小车

2.2 电气部分

电气部分由液压泵站与电控箱之间的动力回路、控制回路以及检测回路的接线，拉紧装置控制开关和集控中心之间的信息交换采用开关量信号来实现[1]，它们之间的信号回路和供电回路全部是由电气开关处理并发出。其相关接线端子分别代表一个信号。

图3 a液压电控张紧电气开关

图3 b连接端子

2.3 液压系统

液压系统如图4所示：连接液压部件之间的高压胶管共有三根（ϕ13×10 m、ϕ19×10 m、ϕ19×3 m），连接关系图4所示，其中ϕ13×10 m胶管一端与泵站的ϕ13快速接头座相连，另一端连接蓄能器上的ϕ13快速接头座；ϕ19×3 m胶管的两头分别与蓄能器上的接头座和油缸上通往有杆腔的接头座连接；ϕ19×10 m胶管的一端与泵站上的另一接头座相连，胶管另一端与油缸上通向无杆腔的接头座连接。各胶管插入接头座时，必须装入U形卡，以防出现高压油伤人事故。

图4 液压电控张紧装置液压部分

3 液压电控张紧装置工作原理

液压自动张紧装置ZYJ500J(02-200)，其液压系统原理图（图5）中，其工作时，原理大致如下：

图5 液压电控张紧装置液压系统原理图

手动工况下，油泵电机2启动，液压油将会经吸油过滤器1从液压油箱吸出足量的液压油。当液压油达到一定量后，手动换向阀5阀芯就会归在中位（图示位置）时，这时在油泵里排出的液压油会经压力管路的过滤器4直接流向手动换向阀5后，液压油就会直接返回油箱，即油泵不向系统提供压力油，这时油泵为空载状态了，同时整个液压系统没有达到工作压力。

当手动换向阀5处在右侧时，液压油从油泵排除会经换向阀5、液控单向阀6、截止阀10，最后汇入油缸的有杆腔内，使得动活塞杆来回收缩。油泵排出的液压油进入蓄能器9，开始蓄能，提高整个油压系统压力，直至系统压力上升到溢流阀3或13的调定压力，溢流阀3或13就开启，发生溢流，此时的保持压力就会获得张紧小车移动时最小的压力。

当手动换向阀5处在左侧时，液压油经油泵出来，进入换向阀5，然后通过油缸无杆腔，最后液压油汇集到有杆腔。活塞使活塞杆不断向外伸出，有杆腔的液压油就源源不断的经液控单向阀6和手动换向阀5后返回油箱，这样就形成回流系统。以上过程不断循环，同时受到电控系统的集中控制监控，及时调整相关动作。

自动工况下，只要按下启动按钮，就可以执行控制系统准备好的程序了。带式输送机一旦发出启动信号，电磁阀换向阀12得电，油泵就会开启。液压系统压力上升至能够使溢流阀3开启的压力时，液压系统就会由启动状态转入正常运行状态了。

带式输送机起动后一旦进入入稳定运行后，电磁换向阀12会失电，同时就会导致溢流阀13的回油路与油箱接通。液压系统的油压下降到溢流阀13的调定值以下（比溢流阀3的液压通过值低）。只要将压力继电器YJ1、YJ2压力继电器的整定的动作压力值调的相对较小，液压系统就能在电磁换向阀12复位时，系统的液压油就能使得YJ1动作，同时其接点KP1也会使得油泵电机自动停止工作。在带式输送机的不断运行过程，由于胶带带的塑性变化和液压系统中管路的不严密等原因，油缸有杆腔内的压力会不断下降。当系统液压油压力降到压力继电器YJ2的整定值时，其接点KP2接通，并开启油泵电机提升系统压力。当系统液压油压力升高到压力继电器YJ1的整定值后，压力继电器YJ1动作将油泵电机停机。如此反复动作，完成带式输送机的胶带的张紧要求。

因此，带式输送机在正常运行期间，液压电控张紧装置的液压系统的压力（即油缸有杆腔的压力）是在压力继电器YJ1和YJ2所整定的动作压力值范围内变动的。慢速绞车一直处于停机状态。借助其蜗轮蜗杆减速器的自锁功能，钢丝绳不会被油缸从绞车卷筒上拉出，绞车起着钢丝绳固定端的作用。至于带式输送机因为检修而需要松弛胶带时，往往开动绞车反转松绳比较方便，这时不需要液压系统参与工作[2]。如果我们在电控系统调试程序中，将压力继电器YJ1、YJ2两者的压力整定值调校范围变化变小，就可以近似为恒定压力。所以，我们可以把张紧装置里的油缸对带式输送机的张紧力看成是恒张力，从而保证了带式输送机的稳定运行。

4 液压电控张紧装置的特点

（1）即时性。液压电控张紧装置与带式输送机的集控系统连接，同协议传输数据，完全满足张紧装置的就地维修和远距离控制的工作要求。

（2）稳定性。液压电控张紧装置能给带式输送机提供较为恒定的张紧力，不仅满足大型带式输送机的载荷重、距离远的运输要求，还能根据不同工况下的张紧力变化调整[3]。

（3）补偿性。液压电控张紧装置持续稳定输出的张紧力能够在集中控制的系统上实现实时补偿功能、瞬时张力监测和限位开关监测等功能。

（4）保护性。极限情况下，胶带出现断带情况，液压电控张紧装置会自动停机并给带式输送机控制系统发出停机的急停信号；或者在胶带打滑时张紧装置会自动增加所需张紧力来实现保护胶带进一步受损。

5 液压电控张紧装置的应用效果

马道头煤业的主井带式输送机从2012年12月试运行以来，胶带张紧力始终没有超过180 kN。在2014年10月15日夜班生产中，由于胶带面上的水煤泥太大，导致胶带打滑严重，机尾滚筒发生冒烟现象，液压电控张紧装置及时发出停车信号，避免事故的扩大。在2016年1月21日生产时，发现带式输送机的机尾滚筒有空转打滑现象，电控系统及时有效地给主井控制系统Plc发出停机信号，避免了打滑事故的发生和进一步扩大。因此，在液压电控张紧装置里的电气开关与主运输通信之间的稳定通讯协议上，即保证了运行的安全有效，也满足了现场使用要求。

6 结语

通过比对8年多的使用情况，电控系统结合液压系统工作，执行动作率100%，没有发生一次拉紧力异常导致带式输送机的胶带断裂的现象。在平时的日常维护中，观察张紧小车的行程，以周围固定建筑物为参照物，记录其有效距离。电控系统的开关接线以及与带式输送机的电控系统连线要定期维护检查，保持电路信号的畅通。因此，整体来看，液压电控张紧装置在带式输送机上的应用，对于现代煤企的安全生产时非常有效的。