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一种新型带式输送机张紧装置
发布时间：2013-03-19 11:29 来源：未知
大型带式输送机在设备运行中对胶带的张力要求特别高。尤其是顺槽输送机自移机尾，要随时按需要自行移动，完成延伸或收缩输送作业，皮带经常需要卷带收缩，故顺槽输送机在运行中必须对皮带张力进行自动调节。澳大利亚Aec输送机公司生产的专利绞车（简称APW）就是专为调节与控制带式输送机的皮带张力而设计的张紧装置，它具有快速的紧带和松带性能，反映敏捷，体积小，运行可靠，控制灵活，操作简单，安装方便，噪音小，保护功能齐全等一系列特点，在世界上许多国家都得到了很快的发展和应用。
1、系统结构
APW张紧装置由绞车电机、湿式盘形离合器、防反转湿式制动闸、减速机、绞车滚筒、测力传感器、保护系统、控制系统及司机操作箱组成。其系统结构如图1所示。它被安装在顺槽绞车基础组块上，当绞车安装到组块上后，充美孚424油到绞车油箱的合理液位处，利用湿式盘形离合器和防反转湿式制动闸，通过保持、缠进或放出钢丝绳来控制皮带的张力。其控制系统综合了定时和顺序等逻辑控制，采用PID控制调节皮带张力，通过安装在绞车钢丝绳上的测力传感器作为张力反馈，根据输送机的运行状况启动绞车电机，控制调节绞车湿式盘形离合器和防反转湿式制动闸。当完成启动、停止、卷带等顺序后，便分阶段将绞车张力下降到合适的张力并保持不变，即使输送机或其负荷发生变化，绞车控制系统仍保持设置的张力不变。
2、工作原理
APW张紧装置具有良好的皮带张力张紧性能，它通过控制湿式盘形离合器和防反转湿式制动闸调节输送机胶带的张力，即通过激励离合器张紧胶带，通过激励制动闸释放胶带。其工作原理如图2所示。
湿式盘形离合器由一组粘液盘和钢衬盘组成，粘液盘与绞车输入轴连接，输入轴随着绞车电机旋转；钢衬盘与绞车输出轴连接。输出轴在离合器咬合前是静止的，当粘液盘与钢衬盘接触后，由于液压油缸的作用，钢衬盘带动APW输出轴旋转，最终输出轴带动滚筒而张紧皮带。离合器工作期间，其工作压力经常变化，通常在6～7. SMPa之间，一般额定工作压力为7MPa。但是离合器的压力不能过低（低于3 MPa），否则会引起离合器打滑，无法实现皮带张紧。
运行时，绞车电机以接近于同步转速(相对于4级电机1480r/mim)的速度运行。激励离合器后，依靠离合器的偶合作用，电机轴扭矩很快传递到输出轴，由于绞车的固有惯量很小，绞车输出轴很快被加速至电机速度，绞车滚筒即缠绕钢丝绳张紧皮带，此时绞车电机工作在电动状态，由于电机带上负荷的原因其转速略有下降（典型为1.5%）。离合器工作时，从无载到满载，绞车电机电流明显增加，但由于绞车是短时负载，电机不会发生过载现象；控制系统通过调节离合器可以控制张紧小车的速度，胶带张力是由带有刹车防反倒转装置的湿式制动闸维持。
防反转湿式制动闸同样由一组粘液盘和钢衬盘组成，粘液盘与刹车套相连且是静止的，钢衬盘与防反转机构相连，防反转机构锁住APW输出轴。当激励湿式制动闸后，在液压压力作用下松开刹车，钢衬盘和APW输出轴将自由旋转，此时绞车依靠皮带固有张力松开钢丝绳释放张力，绞车电机在其负载的拖动下也加速运行。当其转速超过同步转速时，绞车电机发电运行，此时电机工作在发电制动状态，制动闸同时采用速度反馈保护，将绞车电机速度限制在刚好高于同步转速的一个恒定的速度范围内，防止电机超速。
3、工作状态
APW张紧装置具有4种不同工作状态，即手动状态、自动状态、卷带状态及备用状态。图3为绞车本安操作箱，操作箱上具有皮带张力显示；同时，该控制系统具有多种通讯协议可选，其通讯协议基本上可以和任何厂家的系统衔接，实现网络通讯。
(1)手动状态
在手动状态下，使用“急停”自锁按钮启动和停止绞车电机；“急停”自锁按钮只能在手动和卷带状态下运行操作。当绞车电机启动运行时，张力并不变化，只有通过“紧带”按钮来增加绞车张力，按下“紧带”按钮，APW张紧装置就投入离合器去缠进绞车钢丝绳张紧皮带，在按住“紧带”按钮张紧皮带期间，控制系统每次运行后约0.5s禁用按钮，以便限制离合器运行的最大频率，即限制皮带张紧速度，限制储带仓游动小车的移动速度，防止皮带张力不均匀而损伤皮带。同时控制系统在绞车最大张力设置值(50kN)处禁用绞车“紧带”按钮。
按下“松带”按钮去松开湿式制动闸，张紧装置允许绞车钢丝绳放出，只有当输送机皮带具有足够的皮带张力拉出钢丝绳时，绞车才将放出钢丝绳，绞车钢丝绳将以一接近恒定的速度放出，即释放胶带张力，此时绞车电机提供的是发电式制动。在释放胶带张力期间，胶带储能张力非常大，故在按住“松带”按钮释放胶带期间，控制系统每次运行后约0.5s禁用“松带”按钮，以便限制湿式制动闸运行的最大频率，即限制胶带释放速度，限制储带仓游动小车的移动速度，防止游动小车制动失败发生飞车现象，同时也保护绞车电机防止其超速。在绞车释放胶带张力期间，若胶带的反馈张力超过140kN，则“松带”按钮并不直接操作湿式制动闸，这也就是防止绞车电机超速，只有在绞车的反馈张力小于140kN时，“松带”按钮才可以使能操作湿式制动闸。
在APW张紧装置运行在手动状态期间，若输送机胶带张力超过所设定的最大张力(通常为90kN)达3s时，绞车电机将停机。
(2)自动状态
将操作箱状态选择开关打到“自动”位置时，APW张紧装置便选择工作在自动状态。当输送机控制系统启动输送机沿线预警警铃后，开始启动绞车电机；在输送机停止后20s，即停止绞车电机运行。启动张力一般被设定为50kN，运行张力一般被设定为30kN，绞车通过操作湿式盘形离合器增加胶带张力，操作湿式制动闸降低释放胶带张力。在每次运行后0.5s两者均被禁用，以便限制最大运行速度。控制器将胶带张力调整到启动张力(50kN)，并且当胶带张力在50kN的启动张力值之内达Ss后，绞车的张力OK信号被激活，它允许胶带启动器启动主驱动电机运行胶带，输送机主电机启动后，胶带张力开始释放，到90s后，胶带张力从启动张力又降到运行张力。
(3)卷带状态
通过将操作箱状态选择开关打到“卷带”位置来选择卷带状态，在卷带状态下，APW张紧装置自动调节皮带张力到皮带的卷带张力（通常10 kN），当张力被调节到10 kN后，保持胶带卷带张力不变，以适合输送机卷带装置所需的胶带张力。在此状态下，按下“急停”自锁按钮可启停绞车电机。
(4)备用状态
APW张紧装置对胶带张力的精确控制调节的程度依赖于测力传感器。由于任何测力传感器都不可避免的存在死区，因此备用状态是APW控制系统内部自诊断调节的一种状态。当测力传感器的反馈张力保持在其死区内达到设定的最短时间时，绞车将自动停机且保持。当进入备用状态时，绞车将持续监视皮带张力，若胶带张力不在死区内时，APW将重新激活，重新激活时间一般少于3s，它激活之后即开始增加或释放皮带张力。若胶带张力在设定点SkN范围内至少达到180s，绞车将停机；若绞车张力超过设定点SkN达至少2s，绞车将重新激活。图4为APW张紧装置工作的备用状态。
4、张力反馈
APW张紧装置主要采用测力传感器来测量胶带张力。图5为测力传感器电路图。测力传感器安装在游动小车与绞车的钢丝绳上，其测量范围0～200kN，绞车工作范围5～50kN。测力传感器的最小张力反馈设置值通常为5kN。若在自动状态下胶带的反馈张力小于最小张力设定值达3s以上，则将出现欠张力跳闸且故障锁定，但通过保护复位按钮可将欠张力跳闸复位。
测力传感器的最大张力反馈设置值通常为90kN，若反馈张力超过最大张力设定值达3s以上，在手动或自动状态下时，绞车都将出现过张力跳闸且故障锁定，通过保护复位按钮可将过张力跳闸复位。
测力传感器是一个桥式应变片传感器，它被埋在矩形钢块中，安装在张力钢丝绳和锚接点之间，测力传感器规格参数如下：
励磁电压 10V直流
工作负荷 0～120kN
额定精度 1%
防护等级 IP67
灵敏度 约1.5mV/V
额定电桥电阻350Ω
部件号 KT12000
固定螺栓 弓形销
APW张紧装置含有一个应变片信号转换器，它是一个微弱信号放大器，将测力传感器的输出O～15mV电压信号转换放大为4—20 mA直流信号并作为张力反馈，应变片信号转换器同时提供10V直流激励电压给测力传感器。
5、功能保护
为了保证输送机皮带张力的可靠精确调节，张紧装置具有较完善的保护功能。
(1)离合打滑保护
监测绞车电机轴和输出轴之间的滑动，在离合作用期间和绞车正处于保持张力时监视离合滑动。在1500r/min时，速度传感器的额定脉冲频率是625Hz。在投入离合或甩开闸后2s，开始滑差记数。若输出轴速度低于输入轴速度的80%且持续3s以上时，即滑差大于120Hz时，绞车将停机。
(2)电机超速保护
在绞车电机启动之后2s开始，系统持续监视着绞车电机的绝对速度。绞车电机速度的正常工作范围为1420～1580r/min，若速度超出此范围，绞车将立即停机。
(3)张紧小车限位运行
在张紧小车的轨道两头装有空限位和满限位开关，防止张紧游动小车被拉出轨道。
(4)泵压力保护
绞车压力若在20s之内无法达到3MPa，或者绞车压力持续3s低于3MPa，绞车将停止运行。
(5)油温保护
当油温持续2s超过80℃时，绞车将停止运行，当油温低于70。时，绞车会自动复位。
(6)张力超限保护
当胶带张力持续3s超过90kN或低于10kN时，绞车将停止运行。
(7)其它保护
电机漏电、热过载、跳闸保护及低油位保护。
6、结语
APW张紧装置可在大范围内调节和控制皮带张力，具有良好的动态性能。我国的神华集团、兖州矿务局、晋城矿务局等现代化矿井的大型输送机均使用这种张紧装置，国内矿井最长的6000m(运量2500t/h)顺槽输送机和6762m（运量2500t/h）固定输送机的张紧技术便采用了该装置。可以预见，这种新型张紧装置不仅在高产高效长壁工作面的可伸缩顺槽输送机上普遍应用，而且在大运量、长距离、高速度的固定带式输送机上使用量也在不断扩大，它确实是一种值得推荐的带式输送机张紧装置。
