劉成華 胡孝松

（神華河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司 河北 滄州 061113）

1 帶式輸送機(jī)張緊裝置概況

1.1 張緊裝置在帶式輸送機(jī)中的作用

1.1.1 保證輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒上具有足夠的張緊力，以使輸送帶和驅(qū)動(dòng)滾筒之間產(chǎn)生必須的摩擦力，防止輸送帶打滑；

1.1.2 保證輸送帶各點(diǎn)的緊力不低于最小值，防止輸送帶懸垂過大而引起撒料和增加運(yùn)行阻力；

1.1.3 為輸送帶接頭及處理輸送帶故障需要松帶時(shí)提供必要的行程。

1.2 帶式輸送機(jī)張緊裝置的發(fā)展階段

第一階段：機(jī)械張緊階段。這一階段主要有固定式絞車張緊和重錘式張緊2種張緊方式。固定式張緊僅能實(shí)現(xiàn)張緊功能，若輸送帶由于某種原因伸長導(dǎo)致張緊力減小時(shí)，只能進(jìn)行人工張緊，無法實(shí)現(xiàn)輸送帶的張力恒定；重錘式張緊裝置通過滑輪組和重錘塊實(shí)現(xiàn)張緊，當(dāng)輸送帶伸長時(shí)能自動(dòng)補(bǔ)償期=其伸長量，結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，但是受滑輪組摩擦阻力和重錘慣性力的限制，響應(yīng)速度慢，輸送帶張力明星不恒定，失重現(xiàn)象嚴(yán)重，另外，為了保證重錘式張緊裝置的正常工作，需要單獨(dú)設(shè)計(jì)制作一個(gè)配重間，且設(shè)置高度較高，既不經(jīng)濟(jì)，也不方便安裝和檢修維護(hù)。

第二階段：自動(dòng)張緊階段。這一階段的典型產(chǎn)品是液壓絞車式張緊裝置，其技術(shù)特征表現(xiàn)為只能實(shí)現(xiàn)在均速階段的自動(dòng)張緊，保證輸送帶在該階段的張力恒定，而在啟動(dòng)、制動(dòng)不穩(wěn)定運(yùn)行工況下，由于其慣性大，響應(yīng)慢，無法實(shí)現(xiàn)張力恒定，作用與固定使絞車裝置相同；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表現(xiàn)為帶閘，絞車張緊時(shí)松閘，停止時(shí)緊閘，絞車運(yùn)行時(shí)間短。為了保證液壓絞車張緊的響應(yīng)速度，液壓泵站不能停止，液壓油泵始終處于運(yùn)行待命狀態(tài)，消耗能量較大，加快了設(shè)備磨損，故障率高。

第三階段：動(dòng)態(tài)自動(dòng)張緊裝置階段。動(dòng)態(tài)自動(dòng)張緊階段。這一階段的主要產(chǎn)品是液壓缸式自動(dòng)張緊裝置，其技術(shù)特征為動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，能在啟動(dòng)、制動(dòng)階段和穩(wěn)定運(yùn)行階段等狀態(tài)下起作用，保持輸送帶張緊力恒定。液壓缸式張緊裝置是根據(jù)帶式輸送機(jī)的特性設(shè)計(jì)的，可根據(jù)輸送機(jī)的張力需要任意調(diào)節(jié)拉緊力，一旦調(diào)整后，系統(tǒng)即可按照預(yù)定程序工作。帶式輸送機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，其輸送帶會(huì)在驅(qū)動(dòng)滾筒的奔離點(diǎn)處產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，液壓缸張緊裝置可以及時(shí)補(bǔ)償輸送帶的伸長量，對于減少輸送帶動(dòng)張力，減少?zèng)_擊、保證輸送機(jī)正常啟動(dòng)記平穩(wěn)運(yùn)行起到關(guān)鍵作用，不僅可以保護(hù)輸送帶的接頭，避免輸送帶受沖擊而斷帶，而且可以大大延長輸送帶的使用壽命。另外，由于液壓泵與蓄能器同時(shí)工作，需要大量供油時(shí)主要依靠蓄能器，能夠隨時(shí)改善帶式輸送機(jī)工作時(shí)輸送帶的動(dòng)態(tài)受力效果，因此，響應(yīng)快，功耗小，布置空間相對其他形式張緊裝置較小，優(yōu)勢較明顯，目前已被廣泛應(yīng)用。

2 液壓自動(dòng)張緊裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

液壓自動(dòng)張緊裝置是一種利用液壓油作動(dòng)力完成帶式輸送機(jī)拉緊并在工作過程中保持輸送帶緊力恒定的自動(dòng)張緊裝置，主要由拉緊油缸，拉緊小車、液壓站、拉緊絞車（根據(jù)行程大小選用）、鋼絲繩、導(dǎo)繩滑輪、電控箱等組成，如圖1所示（虛線框內(nèi)）：

圖1 液壓自動(dòng)拉緊裝置組成框圖

拉緊油缸將拉緊油壓轉(zhuǎn)換成活塞桿的軸向移動(dòng)，從而帶動(dòng)拉緊小車縱向移動(dòng)以改變拉緊行程，即調(diào)整了拉緊力的大?。焕o小車將拉緊行程改變轉(zhuǎn)變?yōu)閹捷斔蜋C(jī)滾筒的移動(dòng)，從而改變輸送帶的張力；液壓站即液壓系統(tǒng)，用于提供所需液壓油；拉緊絞車用于擴(kuò)大拉緊行程，即當(dāng)拉緊油缸的活塞縮至極限位置時(shí)，通過拉緊絞車的緊繩使油缸活塞伸至極限位置，達(dá)到繼續(xù)利用液壓力拉緊的目的；鋼絲繩與導(dǎo)向滑輪用于實(shí)現(xiàn)力與運(yùn)動(dòng)的變換和傳遞；電控箱是專門用于拉緊系統(tǒng)控制的獨(dú)立裝置，同時(shí)也是與整臺輸送機(jī)控制系統(tǒng)聯(lián)系的電氣接口裝置。

2.1 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、油泵、各種液壓閥、壓力表、壓力開關(guān)、壓力傳感器、液位計(jì)、蓄能器、連接油管等組成，如圖2所示。

圖2 液壓系統(tǒng)原理圖

液壓系統(tǒng)根據(jù)輸送機(jī)工況，不斷向油缸中補(bǔ)充液壓油，以保持拉緊力的恒定。下面從充油拉緊、拉緊力保持、卸油松繩3個(gè)階段介紹說明液壓系統(tǒng)的工作原理。

2.1.1 充油拉緊階段

若手動(dòng)換向閥的閥芯處于右側(cè)位置，則拉緊油缸左側(cè)進(jìn)油，右側(cè)回油，此時(shí)油缸活塞后縮，輸送帶張緊。若油缸中油壓低于設(shè)定的下限值，則油泵電動(dòng)機(jī)自動(dòng)通電，液壓油進(jìn)入油缸左側(cè)及蓄能器，油缸通過鋼絲繩、導(dǎo)向滑輪及拉緊小車給輸送帶以拉緊力。系統(tǒng)的最大壓力值由安全閥限定，同時(shí)液壓油使液控?fù)Q向閥的閥芯左移，溢流閥關(guān)斷。

2.1.2 拉緊力保持階段

若油缸中的油壓高于設(shè)定的上限值，則油泵電動(dòng)機(jī)自動(dòng)斷電。此時(shí)液控單向閥處于反向截止?fàn)顟B(tài)，可防止油缸及蓄能器內(nèi)的液壓油泄漏，使得油缸活塞有效地拉緊。同時(shí)，液控?fù)Q向閥控制液壓油通過節(jié)流閥回流至油箱，此時(shí)，液控?fù)Q向閥的閥芯位置如圖2所示，溢流閥接通，避免負(fù)荷波動(dòng)引起超壓。在拉緊力保持階段，由蓄能器補(bǔ)償油缸中的液壓油。

2.1.3 卸油松繩階段

手動(dòng)換向閥的閥芯位于圖2所示位置時(shí)，系統(tǒng)處于卸油松繩階段。此時(shí)，液控單向閥打開，蓄能器及油缸左側(cè)的液壓油流回至油箱。

可見，液壓系統(tǒng)中的蓄能器的作用是在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)補(bǔ)充液壓油和提升供油量速度，降低油泵電動(dòng)機(jī)的開機(jī)頻率，延長了電動(dòng)機(jī)的壽命；檢修時(shí)，打開蓄能器的下方開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)卸壓松繩。

液壓系統(tǒng)中的壓力傳感器的作用是采集油缸中的油壓值并將其送至A/D模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理，電控箱根據(jù)該油壓值決定油泵電動(dòng)機(jī)的開停；油壓上、下限值由電接點(diǎn)壓力表設(shè)定，根據(jù)這2個(gè)值的大小控制油泵電動(dòng)機(jī)開停。壓力表的作用是實(shí)現(xiàn)顯示油壓值。

2.2 拉緊絞車

拉緊絞車可將油缸的活塞的較小行程轉(zhuǎn)換為拉緊小車的較大行程（即拉緊行程），適用于拉緊行程大于10米的帶式輸送機(jī)。國華滄電就沒有選用。

2.3 電控箱

電控箱一般以西門子S7-200系列PLC為控制核心，外配繼電器、各種開關(guān)、按鈕和傳感器等組成液壓自動(dòng)拉緊裝置的控制系統(tǒng)。

電控箱不僅要完成拉緊系統(tǒng)的自動(dòng)控制，還要與帶式輸送機(jī)的集控系統(tǒng)通信，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的集散控制。

2.3.1 接口信號特性

a.接口信號均為繼電器無源接點(diǎn)；

b.輸送機(jī)集控系統(tǒng)提供電控箱1組長時(shí)驅(qū)動(dòng)信號，即啟動(dòng)/停止信號，其閉合時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)，斷開時(shí)系統(tǒng)停止；

c.電控箱提供給輸送機(jī)集控系統(tǒng)3組長時(shí)驅(qū)動(dòng)信號：一組，為拉緊正常信號，其閉合時(shí)表明拉緊力正常，斷開時(shí)表面拉緊力不正常；另一組，為拉近系統(tǒng)的故障信號，其閉合時(shí)為故障，斷開時(shí)為無故障，該故障信號具有記憶功能，因此，待故障排除后，必須就地解除記憶，方可重新啟動(dòng)；第三組，為電控箱準(zhǔn)備就緒接點(diǎn)，即備妥信號，當(dāng)電控箱具備集控條件（例如在工作與無故障狀態(tài)）時(shí)，該接點(diǎn)閉合，否則斷開。

2.3.2 電控箱的工作原理

在正常運(yùn)行狀態(tài)下，不管是遠(yuǎn)控（通過輸送機(jī)集控系統(tǒng)指令完成的操作）還是近控（通過電控箱上的相關(guān)按鈕完成操作），對液壓系統(tǒng)的控制實(shí)際上是對拉緊油泵的開?？刂坪屠o油壓的檢測。

在工作狀態(tài)下，當(dāng)電控箱接收到輸送機(jī)集控系統(tǒng)發(fā)出來的停止指令或電控箱上的手動(dòng)停止指令時(shí)，拉緊油泵電動(dòng)機(jī)立即斷電，自動(dòng)拉緊裝置停止工作。

為了方便對拉緊系統(tǒng)的調(diào)整，電控箱設(shè)有調(diào)試運(yùn)行狀態(tài)，在該狀態(tài)下可以對相關(guān)部件和壓力傳感器標(biāo)定調(diào)整，且只能近控手動(dòng)操作。

3 優(yōu)點(diǎn)

3.1 響應(yīng)快：膠帶啟動(dòng)時(shí)，膠帶突然松弛伸長或張緊，該裝置能隨即縮回油缸或伸出油缸，及時(shí)補(bǔ)償膠帶的變化，有效避免膠帶的打滑和斷帶事故的發(fā)生；

3.2 張緊調(diào)節(jié)范圍廣，且結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，便于現(xiàn)場布置；

3.3 具有斷帶時(shí)自動(dòng)停止帶式輸送機(jī)和打滑時(shí)自動(dòng)增大拉緊力的保護(hù)功能；

3.4 可與集控裝置連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離集中控制；

3.5 維護(hù)、操作都較為簡單。

4 結(jié)論

國華滄電輸煤系統(tǒng)C2帶式輸送機(jī)是廠外從神華港口翻車機(jī)至電廠運(yùn)煤的唯一一條通路，設(shè)備水平機(jī)長1200米，設(shè)計(jì)出力：4000t/h，它的安全運(yùn)行對電廠機(jī)組的安全發(fā)電非常重要。為此為其設(shè)計(jì)安裝了液壓拉自動(dòng)緊裝置，該裝置投運(yùn)四年多以來，性能穩(wěn)定，可根據(jù)輸送機(jī)的張緊力需要任意調(diào)整拉緊力。該裝置通過機(jī)、電、液一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)在啟動(dòng)、制動(dòng)和運(yùn)行階段的拉緊力恒定，不僅減小了機(jī)械沖擊，保護(hù)了輸送帶的接口，避免了輸送帶受沖擊而斷帶，而且大大延長了輸送帶使用壽命，在輸送機(jī)主要參數(shù)一定的情況下，與其他同類型輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率減小150kW，大大節(jié)約了電能和運(yùn)行維護(hù)成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］帶式輸送機(jī)液壓自動(dòng)拉緊裝置的設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化.

［2］DYL液壓拉緊裝置說明書[J].中國徐州五洋科技發(fā)展有限公司.