带式输送机变频调速自动张紧装置设计研究

何甜静

（陕西陕煤铜川矿业有限公司矿山救护大队，陕西 铜川 727000）

玉华煤矿结合井下工作面现场条件，设计采用下运可伸缩带式输送机，其布置方式如图1 所示。该超长距离和超大运量下运可伸缩带式输送机运量2640 t/h，带速3.5 m/s，运距2100 m，巷道平均坡度为-5.8°，提升高度为-205 m。

图1 超长距离和超大运量下运带式输送机布置图（mm）

该带式输送机采用液压式和重锤式张紧，对不同工况下张紧力进行自动调节。但是从现场实践应用效果来看，该张紧装置的应用效果不好，存在液压设备故障率高、张紧调节缓慢等诸多问题。该下运可伸缩带式输送机时常出现打滑现象，带式输送机以往采用液压式和重锤式张紧装置必须进行优化改进。为有效解决该超长距离和超大运量下运可伸缩带式输送机打滑问题，有必要对设备以往张紧装置进行优化改进。

1 变频调速自动张紧装置的分析

1.1 工作原理

对超长距离和超大运量下运可伸缩带式输送机进行变频调速自动张紧装置优化改进后，其安装布置情况如图2 所示。

图2 优化改进后张紧装置安装示意图

工作原理：装置中控制系统核心PLC 控制器可实现分离点张力数据的采集与处理，执行逻辑运算、顺序控制、定时计数、算术运算相应指令，在系统中通过设置“紧带”“松带”“保持”三种模式，可以对分离点产生的不同张力问题进行有效的自动调节。对设备分离点张力进行实时采集检测，将采集数值与之前设定的张紧拉力值比较分析。如检测的张力值小于设定值，装置的PLC 控制器会自动调整至“紧带”模式，张紧电动机正向缠进直至分离点张力数值与设定值一致时停止动作，此时装置PLC 控制器会自动调整为“保持”模式；如检测到的张力数值大于设定值，装置的PLC 控制器会自动调整至“松带”模式，张紧电动机被迫进行反向运行，变频器驱动电动机运转，电动机在发电状态下经变频器中续流二极管将再生能量整流回馈到电网，至检测到张力值与设定值一致时停止动作，此时装置的PLC 控制器自动调整为“保持”模式。

1.2 变频调速自动张紧装置结构

下运可伸缩带式输送机变频调速自动张紧装置结构如图3 所示，该自动张紧主要包括有张紧绞车、张力变送器、压力变送器、液压系统、隔爆变频调速控制箱、缓冲装置及传感器等部件。

图3 变频调速自动张紧装置结构示意图（mm）

该下运可伸缩带式输送机变频调速自动张紧装置电气控制系统示意图如图4 所示，主要包括有三菱公司FX2N型PLC、外部压力传感器、张力传感器、四象限变频器、主电动机和油泵电动机等。

图4 变频调速自动张紧装置电气控制系统示意图

电气控制系统主要是对分离点张力进行实时控制和调节，从而实现皮带的自动张紧功能，保障下运可伸缩带式输送机可以在最佳状态下进行运行，安全可靠。FX2N 型PLC 控制器可以精确控制电动机运行转距，同时实现张力传感器采集数据的处理，进而实施调节控制。在该变频调速自动张紧装置中设计有隔爆型操作箱，主要是使用在施工现场用来简单实现就地控制功能以及对数据进行监测功能；隔爆型变频调速控制箱应用SPWM 变频调速技术，在对张力、压力传感器数据分析基础上，实现对张紧绞车的有效控制，操作可靠方便；液压系统为离合器和制动器提供动力；设计有缓冲系统为设备在启动、停止过程中出现的张力峰值进行缓冲，对张紧装置、张紧绞车进行整体保护。

2 变频调速自动张紧装置电气控制系统设计[1-6]

2.1 电气控制系统

2.2 电气系统工作模式

该变频调速自动张紧装置电气系统设置有“自动”“手动”“收带”三种工作模式。

（1）自动模式。自动张紧装置设置在自动模式下，控制器收到设备启动信号，装置中的张紧绞车结构可自动实施启动和运行，完成自动张紧过程，装置的控制、运行、监控全部通过PLC 控制器完成。

（2）手动模式。自动张紧装置设置在手动模式下，工作人员可以通过启动设备上的“紧带”“松带”“保持”按钮来实施增加、减小、保持张力的过程。手动模式主要是应用在对带式输送机实施调试工况下。

（3）收带模式。自动张紧装置设置在收带模式下，控制器收到设备收带信号后，自动调节分离点张力值至合适数值，在保障可将多余皮带回收至收带滚筒情况下，又可以使得带式输送机不发生堆带现象。收带模式主要是应用于带式输送机回收皮带的工况下。

3 效果分析

玉华煤矿采区工作面运输顺槽下运带式输送机幅有限，本文仅作了关键问题的分析与改善方案。精益改善是个持续改进的过程，后期依据PDCA 原则在方案实施过程中不断检验改进效果，最终形成适合煤矿机修厂的精益管理体系，实现维修车间的高效运作。