液压拉紧在国华沧电带式输送机的应用

刘成华 胡孝松

（神华河北国华沧东发电有限责任公司 河北 沧州 061113）

1 带式输送机张紧装置概况

1.1 张紧装置在带式输送机中的作用

1.1.1 保证输送带在驱动滚筒上具有足够的张紧力，以使输送带和驱动滚筒之间产生必须的摩擦力，防止输送带打滑；

1.1.2 保证输送带各点的紧力不低于最小值，防止输送带悬垂过大而引起撒料和增加运行阻力；

1.1.3 为输送带接头及处理输送带故障需要松带时提供必要的行程。

1.2 带式输送机张紧装置的发展阶段

第一阶段：机械张紧阶段。这一阶段主要有固定式绞车张紧和重锤式张紧2种张紧方式。固定式张紧仅能实现张紧功能，若输送带由于某种原因伸长导致张紧力减小时，只能进行人工张紧，无法实现输送带的张力恒定；重锤式张紧装置通过滑轮组和重锤块实现张紧，当输送带伸长时能自动补偿期=其伸长量，结构简单、工作可靠，但是受滑轮组摩擦阻力和重锤惯性力的限制，响应速度慢，输送带张力明星不恒定，失重现象严重，另外，为了保证重锤式张紧装置的正常工作，需要单独设计制作一个配重间，且设置高度较高，既不经济，也不方便安装和检修维护。

第二阶段：自动张紧阶段。这一阶段的典型产品是液压绞车式张紧装置，其技术特征表现为只能实现在均速阶段的自动张紧，保证输送带在该阶段的张力恒定，而在启动、制动不稳定运行工况下，由于其惯性大，响应慢，无法实现张力恒定，作用与固定使绞车装置相同；其结构特点表现为带闸，绞车张紧时松闸，停止时紧闸，绞车运行时间短。为了保证液压绞车张紧的响应速度，液压泵站不能停止，液压油泵始终处于运行待命状态，消耗能量较大，加快了设备磨损，故障率高。

第三阶段：动态自动张紧装置阶段。动态自动张紧阶段。这一阶段的主要产品是液压缸式自动张紧装置，其技术特征为动态响应快，能在启动、制动阶段和稳定运行阶段等状态下起作用，保持输送带张紧力恒定。液压缸式张紧装置是根据带式输送机的特性设计的，可根据输送机的张力需要任意调节拉紧力，一旦调整后，系统即可按照预定程序工作。带式输送机在启动时，其输送带会在驱动滚筒的奔离点处产生松弛现象，液压缸张紧装置可以及时补偿输送带的伸长量，对于减少输送带动张力，减少冲击、保证输送机正常启动记平稳运行起到关键作用，不仅可以保护输送带的接头，避免输送带受冲击而断带，而且可以大大延长输送带的使用寿命。另外，由于液压泵与蓄能器同时工作，需要大量供油时主要依靠蓄能器，能够随时改善带式输送机工作时输送带的动态受力效果，因此，响应快，功耗小，布置空间相对其他形式张紧装置较小，优势较明显，目前已被广泛应用。

2 液压自动张紧装置的结构及工作原理

液压自动张紧装置是一种利用液压油作动力完成带式输送机拉紧并在工作过程中保持输送带紧力恒定的自动张紧装置，主要由拉紧油缸，拉紧小车、液压站、拉紧绞车（根据行程大小选用）、钢丝绳、导绳滑轮、电控箱等组成，如图1所示（虚线框内）：

图1 液压自动拉紧装置组成框图

拉紧油缸将拉紧油压转换成活塞杆的轴向移动，从而带动拉紧小车纵向移动以改变拉紧行程，即调整了拉紧力的大小；拉紧小车将拉紧行程改变转变为带式输送机滚筒的移动，从而改变输送带的张力；液压站即液压系统，用于提供所需液压油；拉紧绞车用于扩大拉紧行程，即当拉紧油缸的活塞缩至极限位置时，通过拉紧绞车的紧绳使油缸活塞伸至极限位置，达到继续利用液压力拉紧的目的；钢丝绳与导向滑轮用于实现力与运动的变换和传递；电控箱是专门用于拉紧系统控制的独立装置，同时也是与整台输送机控制系统联系的电气接口装置。

2.1 液压系统

液压系统主要由电动机、油泵、各种液压阀、压力表、压力开关、压力传感器、液位计、蓄能器、连接油管等组成，如图2所示。

图2 液压系统原理图

液压系统根据输送机工况，不断向油缸中补充液压油，以保持拉紧力的恒定。下面从充油拉紧、拉紧力保持、卸油松绳3个阶段介绍说明液压系统的工作原理。

2.1.1 充油拉紧阶段

若手动换向阀的阀芯处于右侧位置，则拉紧油缸左侧进油，右侧回油，此时油缸活塞后缩，输送带张紧。若油缸中油压低于设定的下限值，则油泵电动机自动通电，液压油进入油缸左侧及蓄能器，油缸通过钢丝绳、导向滑轮及拉紧小车给输送带以拉紧力。系统的最大压力值由安全阀限定，同时液压油使液控换向阀的阀芯左移，溢流阀关断。

2.1.2 拉紧力保持阶段

若油缸中的油压高于设定的上限值，则油泵电动机自动断电。此时液控单向阀处于反向截止状态，可防止油缸及蓄能器内的液压油泄漏，使得油缸活塞有效地拉紧。同时，液控换向阀控制液压油通过节流阀回流至油箱，此时，液控换向阀的阀芯位置如图2所示，溢流阀接通，避免负荷波动引起超压。在拉紧力保持阶段，由蓄能器补偿油缸中的液压油。

2.1.3 卸油松绳阶段

手动换向阀的阀芯位于图2所示位置时，系统处于卸油松绳阶段。此时，液控单向阀打开，蓄能器及油缸左侧的液压油流回至油箱。

可见，液压系统中的蓄能器的作用是在系统正常运行时补充液压油和提升供油量速度，降低油泵电动机的开机频率，延长了电动机的寿命；检修时，打开蓄能器的下方开关，可以实现卸压松绳。

液压系统中的压力传感器的作用是采集油缸中的油压值并将其送至A/D模块进行数据转换及处理，电控箱根据该油压值决定油泵电动机的开停；油压上、下限值由电接点压力表设定，根据这2个值的大小控制油泵电动机开停。压力表的作用是实现显示油压值。

2.2 拉紧绞车

拉紧绞车可将油缸的活塞的较小行程转换为拉紧小车的较大行程（即拉紧行程），适用于拉紧行程大于10米的带式输送机。国华沧电就没有选用。

2.3 电控箱

电控箱一般以西门子S7-200系列PLC为控制核心，外配继电器、各种开关、按钮和传感器等组成液压自动拉紧装置的控制系统。

电控箱不仅要完成拉紧系统的自动控制，还要与带式输送机的集控系统通信，从而实现整个系统的集散控制。

2.3.1 接口信号特性

a.接口信号均为继电器无源接点；

b.输送机集控系统提供电控箱1组长时驱动信号，即启动/停止信号，其闭合时系统启动，断开时系统停止；

c.电控箱提供给输送机集控系统3组长时驱动信号：一组，为拉紧正常信号，其闭合时表明拉紧力正常，断开时表面拉紧力不正常；另一组，为拉近系统的故障信号，其闭合时为故障，断开时为无故障，该故障信号具有记忆功能，因此，待故障排除后，必须就地解除记忆，方可重新启动；第三组，为电控箱准备就绪接点，即备妥信号，当电控箱具备集控条件（例如在工作与无故障状态）时，该接点闭合，否则断开。

2.3.2 电控箱的工作原理

在正常运行状态下，不管是远控（通过输送机集控系统指令完成的操作）还是近控（通过电控箱上的相关按钮完成操作），对液压系统的控制实际上是对拉紧油泵的开停控制和拉紧油压的检测。

在工作状态下，当电控箱接收到输送机集控系统发出来的停止指令或电控箱上的手动停止指令时，拉紧油泵电动机立即断电，自动拉紧装置停止工作。

为了方便对拉紧系统的调整，电控箱设有调试运行状态，在该状态下可以对相关部件和压力传感器标定调整，且只能近控手动操作。

3 优点

3.1 响应快：胶带启动时，胶带突然松弛伸长或张紧，该装置能随即缩回油缸或伸出油缸，及时补偿胶带的变化，有效避免胶带的打滑和断带事故的发生；

3.2 张紧调节范围广，且结构紧凑，重量轻，便于现场布置；

3.3 具有断带时自动停止带式输送机和打滑时自动增大拉紧力的保护功能；

3.4 可与集控装置连接，实现远距离集中控制；

3.5 维护、操作都较为简单。

4 结论

国华沧电输煤系统C2带式输送机是厂外从神华港口翻车机至电厂运煤的唯一一条通路，设备水平机长1200米，设计出力：4000t/h，它的安全运行对电厂机组的安全发电非常重要。为此为其设计安装了液压拉自动紧装置，该装置投运四年多以来，性能稳定，可根据输送机的张紧力需要任意调整拉紧力。该装置通过机、电、液一体化技术实现输送机在启动、制动和运行阶段的拉紧力恒定，不仅减小了机械冲击，保护了输送带的接口，避免了输送带受冲击而断带，而且大大延长了输送带使用寿命，在输送机主要参数一定的情况下，与其他同类型输送机的驱动电动机功率减小150kW，大大节约了电能和运行维护成本，具有明显的经济效益。

［1］带式输送机液压自动拉紧装置的设计[J].工矿自动化.

［2］DYL液压拉紧装置说明书[J].中国徐州五洋科技发展有限公司.