王相君
在现代化煤矿开采中,其核心技术是综合机械化采煤装备。可伸缩胶带输送机是综采装备中主要设备之一,其作用是与工作面采煤机,刮板机配合将开采出的煤运出采煤工作面。自动张紧装置就是使可伸缩胶带输送机配合工作面推进的关键设备。
变频自动张紧装置是将其自动化控制又进一步提升了,并且提高了智能监控功能。从而使可伸缩胶带输送机实现自动化、机械化的自动张紧,实现了综采工作面顺槽可伸缩胶带输送机满足高效开采工艺需求。同时采用变频自动张紧装置可以保证输送机胶带工作在最佳张力状态下,使输送机胶带获得稳定的张力,从而降低了因张力过大造成胶带、机架或张紧装置的损坏;可伸缩胶带输送机采用变频自动张紧装置可与自移机尾的配合工作,实现了自移机尾前移时输送机不停机从而大提高了综采工作面开机率和开采速度,采用变频自动张紧装置还可降低工人劳动强度,便于检修输送机,缩短了检修时间;因此,变频自动张紧装置产业化和普遍推广应用是十分有必要的。
(1)操作检测控制柜、变频调速控制柜和变频电动机,组成电力电控系统,提供张紧驱动力和自动调速驱动控制,以及各种保护功能。
(2)慢速调度绞车,在胶带输送换带重新接头时和运行时提供调整或张紧牵引力。
(3)液压泵站和缓冲缸,提供压力油、提供系统动力。
(4)传感器、行程开关和制动电磁阀,监测张紧装置工况和和烦断带保护的作用。
(5)滑轮组、钢丝绳等其它部件,为张紧装置提供连接、传动、固定等作用。(变频自动张紧装置见图1)
图1 变频自动张紧装置
胶带输送机变频自动张紧装置是一种集机、电、液于一体的自动化设备。设计时研究了胶带输送机的运行原理,应用现代控制理论与技术,针对高弹性、大惯性、非线性摩擦负载的控制对象,建立控制系统的设计方法与技术途径。
采用以PLC 为核心的控制系统、控制隔爆兼本质安全型四象限变频器,应用变频调速技术及其特性,进行不同工况所需张力的自动调节,使张力调节平稳,响应速度快、精度高;使用液压缓冲装置作为全面提高机构,有效降低了输送机断电或急停时胶带峰值张力;采用电动机联接减速器再联接专用绞车的传动系统,结构简单、效率高、可行性好。张紧装置根据胶带输送机主控制系统的动作指令及传感器的张力信号,对胶带输送机进行再启动、运转、停机、验带等不同工况下胶带张力的自动调节,并且采用了自诊断、与输送机主控系统和自移机尾协调控制的变频自动张紧装置控制系统,实现了自移机尾控制与胶带输送机张紧系统连机控制,在综采工作面转载机及自移机尾随工作面推进需移机时,配合胶带输送机自动进行胶带张紧,有效缩短综采工作面辅助作业时间。特别适用于煤矿长距离、大运量、高速度的可伸缩胶带输送机及其千万吨级综采工作面和综放工作面的生产需求。
变频自动张紧装置是可伸缩胶带输送机上的关键成套设备之一。它的推广应用可大大提高输送机的自动化程度以及工作面的开机率,降低工人的劳动强度,而且可以产生很好的经济效益和社会效益。具体表现在以下几方面:
(1)可伸缩胶带输送机采用变频自动张紧装置可保证输送机胶带工作在最佳张力状态下,使输送机胶带获得稳定的张力。从而大大降低了因张力过大造成胶带、机架或张紧装置损坏;
(2)可伸缩胶带输送机采用变频自动张紧装置大大降低了工人劳动强度;同时由于可与自移机尾的配合工作,实现了自移机尾前移时不停机,从而提高了工作面开采速度;
(3)经济效益分析,使用变频自动张紧装置后可在两个方面获得直接经济效益,一是1 个工作面可节约1 个工人,节约了人力成本;二是每完成1 次自移机尾可节约0.5 h,以每天移动6 次计算,采用变频自动张紧装置可提高3 h 的产量,提高了工作面开机时间和生产效率,为工作面高效安全生产提供保障。
同发东周窑矿在同煤集团首次将变频自动张紧装置应用于盘区可伸缩胶带输送机,带宽1 600 mm,输送机长度6 000 m,带强2 000 N/mm,带速4.0 m/s,运量3 500 t/h,驱动功率:头驱3×500 kW+中驱3×500 kW。变频张紧装置工作电压660/1 140 V,电动机功率75+7.5 kW,张力范围10 kN~100 kN,容绳量200 m,平均绳速0.62 m/s,控制方式为四象限变频。经过历时两年的开采,该工作面已经采完。变频自动张紧在服务过程中,状态良好,运行稳定。除此之外,该变频自动张紧装置已成功应用于20 多条长距离胶带输送机。
综采工作面顺槽可伸缩胶带输送机张紧装置多采用液压拉紧。目前,随着回采工作面向3 000 m 以上发展,输送机的动态特性以及对张力的要求发生了质的变化,再采用液压拉紧方式,很难适应当前煤矿综采工作面的高度机械化、高产高效快速推进的生产模式,并且采用液压拉紧在生产过程中存在下列问题:
(1)液压拉紧不能对输送机胶带张力进行时时调节,尤其是输送机启动和停机时,张力调节响应速度慢,造成张力不够或张力过大;
(2)液压拉紧不能与工作面自移机尾配合工作:自移机尾前移时,输送机需停机,待液压拉紧装置收回胶带并拉紧后,方可启动输送机。这大大降低了工作面的生产效率。
变频自动张紧装置既能满足可伸缩胶带输送机张力的需要,又能实现工作面快速推进。变频自动张紧装置是近几年刚开始研究的一种自动化程度较高的产品,是煤炭开采机械化领域可伸缩胶带输送机的一项重大技术突破,是现代高新技术发展的重要成果。