武潭午

（汾西礦業(yè)集團(tuán)設(shè)備修造廠， 山西 介休 032000）

引言

皮帶輸送機(jī)具有運(yùn)輸距離長、效率高以及后期維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在煤礦井下應(yīng)用較為普遍[1-2]。由于皮帶輸送機(jī)布置長度一般在幾千米甚至十幾千米，輸送帶在運(yùn)輸物料以及自身重力作用下會出現(xiàn)一定延伸，從而使得輸送帶與滾筒間摩擦力有所降低，出現(xiàn)打滑問題[3-5]。為了避皮帶輸送機(jī)出現(xiàn)打滑，提高輸送帶與滾筒間摩擦力，一般采用張緊裝置給輸送帶一定張緊力[6]。文中就礦井常用的液壓張緊裝置結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用情況進(jìn)行分析，以期能在一定程度上提升礦井皮帶輸送機(jī)應(yīng)用效果。

1 皮帶輸送機(jī)液壓張緊裝置結(jié)構(gòu)

液壓張緊裝置結(jié)構(gòu)包括有液壓部分、機(jī)械部分以及電控部分等構(gòu)成，液壓部分有截止閥、蓄能器、溢流閥、繼電器以及定量泵等；機(jī)械部分有滑輪、道軌、絞車以及張緊油缸等；電控部分有電控箱、傳感器等。輸送帶張力依靠張力傳感器實(shí)時(shí)獲取，并對張力傳感器監(jiān)測獲取到的張力與設(shè)定張力值進(jìn)行比對，并將比對結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸給PLC 控制器?？刂破鲗埩ΡO(jiān)測值以及皮帶輸送機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并向繼電器、磁力啟動器發(fā)出控制信號，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)正向轉(zhuǎn)動則液壓張緊裝置液壓油缸收縮，張緊力增加；反之電機(jī)反轉(zhuǎn)則液壓張緊裝置張緊力降低。

輸送機(jī)上布置的液壓張緊裝置綜合集成有液壓技術(shù)、機(jī)械技術(shù)以及自動化控制技術(shù)。張緊裝置現(xiàn)場安裝時(shí)應(yīng)綜合考慮下述幾個因素：張緊裝置應(yīng)靠近驅(qū)動裝置（驅(qū)動滾筒）位置，從而減少張緊力損失量；張緊裝置易安裝在輸送帶松弛或者張緊力最小位置；確定張緊力時(shí)應(yīng)考慮輸送帶接頭長度，同時(shí)考慮輸送機(jī)各種運(yùn)行工況。特別是井下布置的輸送機(jī)運(yùn)輸距離長、負(fù)載較大時(shí)，張緊裝置安裝位置會顯著影響帶式輸送機(jī)運(yùn)行效果。如驅(qū)動電機(jī)在啟動、制動過程中輸送帶理想狀態(tài)為平緩、緩慢的變化，若張緊裝置不能配合驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行調(diào)整張緊力，極可能會影響帶式輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。具體礦井液壓張緊裝置常見安裝位置見圖1 所示。當(dāng)輸送機(jī)運(yùn)輸距離超過300 m、坡度超過5%時(shí)可將張緊裝置置于主動帶亂空載側(cè)（輸送帶回程側(cè)），通過與主動輪配合可給輸送帶較好的張緊力作用效果。

圖1 礦井液壓張緊裝置常見安裝位置示意圖

2 張緊裝置液壓系統(tǒng)及電控系統(tǒng)分析

2.1 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

張緊裝置液壓系統(tǒng)工作原理見圖2 所示。皮帶輸送機(jī)在啟動、正常運(yùn)行以及停止運(yùn)行階段張緊力控制方式各有差異。在帶式輸送機(jī)啟動階段，電磁閥開啟、油泵中進(jìn)入液壓油，電控箱向電機(jī)發(fā)出啟動信號；定量泵在電機(jī)作用下向張緊油缸前腔內(nèi)充入液壓油并給活塞上施加一定壓力，給輸送帶施加一定量的張緊力。液壓系統(tǒng)中溢流閥的作用是控制活塞上張力上限，蓄能器作用是避免輸送帶張緊力出現(xiàn)較大波動。正常運(yùn)行階段液壓油泵電機(jī)不運(yùn)行，液壓張緊裝置張緊力通過電控系統(tǒng)控制張緊力，電控系統(tǒng)對張緊傳感器獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并對輸送帶需要張緊力進(jìn)行判定，通過控制液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)張緊力調(diào)節(jié)；壓力繼電器可將張力力控制在一定范圍內(nèi)。具體控制過程為：張緊力超過設(shè)定上限時(shí)壓力繼電器向電機(jī)發(fā)出停機(jī)指令，降低張緊力，當(dāng)壓力低于設(shè)定下限時(shí)壓力繼電器向電機(jī)發(fā)出啟動指令，增大張緊力。

圖2 張緊裝置液壓系統(tǒng)工作原理圖

液壓系統(tǒng)一般使用高壓軟管連接。液壓泵站通過長、短高壓軟管分別與蓄能站、油缸無桿腔及有桿腔連接，通過軟管實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)各位置連接。

2.2 液壓系統(tǒng)主要元件

液壓系統(tǒng)主要元件包括有液壓缸、各類閥組、電動、張力傳感器以及液壓泵等。其中液壓缸是實(shí)現(xiàn)液壓能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換的主要元件，液壓缸質(zhì)量優(yōu)劣直接影響張緊裝置質(zhì)量及使用壽命。液壓系統(tǒng)中有單向閥、溢流閥、換向閥等各類閥組，各閥組選型應(yīng)依據(jù)工作需要確定，具體液壓系統(tǒng)主要元件類型見表1 所示。

表1 液壓系統(tǒng)主要元件型類型

2.3 電控系統(tǒng)分析

液壓張緊裝置電控部分結(jié)構(gòu)主要為電控箱，主要電氣元件有PLC、斷路器、繼電器以及電源模塊等。具體工作原理為：啟動等上位機(jī)控制信號首先發(fā)送給PLC 控制器，控制器依據(jù)張力傳感器監(jiān)測結(jié)果以及控制信號判定電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對張緊量調(diào)節(jié)。電控系統(tǒng)選擇的PLC 控制器型號為S7-200 系列，核心處理器為CPU224XP。

電控系統(tǒng)中PLC 控制器運(yùn)行程序是基于STEP7 編制，具體步驟為：首先劃分程序功能模塊，具體包括有手/自動模塊、主控制模塊、各控制型模塊等；隨后依據(jù)輸入、輸出量編制張緊裝置變量表、依據(jù)流程圖編制控制程序梯形圖；隨后編制硬件以及通信組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

3 液壓張緊裝置應(yīng)用效果分析

在皮帶輸送機(jī)上使用液壓張緊裝置具體效果表現(xiàn)為：

1）具有較好的啟動特性。皮帶輸送機(jī)輸送帶、張力傳感器以及液壓油缸等有機(jī)整體，皮帶輸送機(jī)張力可依據(jù)現(xiàn)場需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，特別是輸送機(jī)在啟動初期，張緊裝置可給輸送機(jī)較高的張緊力，從而避免出現(xiàn)打滑問題。

2）可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。液壓張緊裝置中的電控系統(tǒng)有豐富的通信接口，將通信接口與皮帶輸送機(jī)集控系統(tǒng)連接，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控皮帶輸送機(jī)運(yùn)行。

3）可實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。在皮帶輸送機(jī)上布置的張緊裝置可根據(jù)輸送機(jī)運(yùn)行工況對張緊力進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，從而降低輸送帶出現(xiàn)打滑、撕裂、斷裂故障的發(fā)生率。

4）增加了皮帶輸送機(jī)零部件使用壽命。皮帶輸送機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)液壓張緊裝置可給輸送帶提供一定的張緊力，從而可在一定程度上延緩輸送帶老化，并減少托輥故障發(fā)生率。

4 結(jié)語

張緊裝置用以給皮帶輸送機(jī)輸送帶一定的張緊力，從而實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)重載啟動，避免出現(xiàn)打滑并降低輸送帶跑偏發(fā)生率。文中對礦井現(xiàn)階段最為常用的液壓張緊裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述，分析了液壓張緊裝置中液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理，對液壓張緊裝置現(xiàn)場應(yīng)用效果進(jìn)行總結(jié)分析。

礦井使用的液壓張緊裝置具有啟動特性好、可遠(yuǎn)程控制、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，在皮帶輸送機(jī)上應(yīng)用可在一定程度上增加設(shè)備運(yùn)行效率。