带式输送机自动拉紧装置的国产化改造

罗显芝（江西铜业集团公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

带式输送机自动拉紧装置的国产化改造

罗显芝
（江西铜业集团公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

主要阐述了带式输送机自动拉紧装置中涡流绞车在控制系统上存在的缺陷和不足，根据现场工况条件选择功能完善、可靠成熟的国产化液压自动拉紧装置进行技术改造，保证了设备控制系统的平衡运行，满足了德兴铜矿富家坞钢芯胶带输送机的正常生产需要。

带式输送机；液压；拉紧装置；技术改造；自动控制

1 引言

德兴铜矿富家坞钢丝绳芯胶带输送机担负着4.5万t/d的处理量，是大山选矿厂日总处理量的43%,其重要性可想而知。在这条系统未达产达标前的瓶颈原因分析中，有一条出现频率之高是出乎我们预料的，那就是尾部的拉紧装置故障［1］。自2007年投产以来，该拉紧装置故障频频出现，严重制约了生产。要达到4.5万t/d的处理量，对拉紧装置进行升级改造是必须要走的第一步。带式输送机拉紧装置的种类分为重力拉紧、固定拉紧和自动拉紧三种［2-4］。目前，长距离大载荷输送机大多采用自动拉紧的方式［5］。其优点是既可以按要求调节张紧力的大小，又可以自动保持拉力恒定［6-7］。自动拉紧装置有涡流绞车形式，有卷扬拉紧形式，也有液压加卷扬结合的形式［8］。三种方式各有优缺点，根据现场实际情况选用合理可靠的拉紧方式显得尤为重要。

2 涡流绞车工作原理与MC6介绍

大山厂富家坞输送机拉紧装置最初使用的是澳大利亚MIP动力控制有限公司［尼平（Nepean）集团成员］设计的55kW防爆涡流绞车,如图1所示，其运行由MC6型涡流控制器完成。

图1 55kW防爆涡流绞车

2.1 工作原理

涡流绞车为提供恒定的张力，就需要涡流耦合器传递恒定的输出扭矩。当给涡流耦合器线圈提供恒定的电流时，会在耦合器内产生一个磁场。当主电机运行时，磁场产生一与线圈电流成比例的输出扭矩以驱动输出轴。无论速度如何变化，输出轴上产生的扭矩始终保持恒定，并完全决定于线圈电流的大小，因而，皮带输送机拉紧张力的恒定得以实现。涡流耦合器的这种特性很适合于保持皮带机恒定张力的拉紧装置。

2.2 MC6控制器

MC6控制器如图2所示，接收PLC系统输出的4～20mA电流控制信号，输出0～5A（脉宽调制）可控电流控制涡流耦合器线圈，实现绞车控制。MC6 控制器是专门为涡流绞车设计的控制器，可以提供可控的输出电流至涡流耦合器，实现精确控制，并能够监测故障状态发出报警信号。

图2 MC6控制器

3 出现的问题

由于德兴铜矿地处南方，现场湿度高，冬夏季节温差较大。该条带式输送机总长达2010m，运行速度达4.5m/s，输送量达3600t/h，属长距离、高速度、大运量、重载荷输送机。受这些因素影响，在使用过程中发现系统问题不断，经常出现系统急停故障、张力跳动频繁、驱动电机频繁启动、PID调节受环境温度影响较大、MC6控制器工作不稳定等情况。由于软故障较多，且处理好之后仍会继续出现，该涡流绞车式自动拉紧装置控制系统不能满足使用要求，对生产造成了严重的影响。经与外商联系，如果改型升级，企业又要再次投入的成本高，且备件都是进口，购买周期长，也不便于今后的维护。

4 换型改造

4.1 选型及理由

针对这种状况，改造升级是必由之路，考虑到企业的工况，面对进口拉紧系统在国内工作环境的不适应状况，在选型的过程中，我们将目光转向了国内的产品市场，初选了国内某公司液压自动拉紧装置，该装置属于液压加卷扬相结合的方式。该公司的产品在国内的电力、矿山、煤矿等300多家企业应用，经考察，该公司的液压拉紧装置是针对国内工况来设计的，在国内大型矿山应用很成功，自动拉紧张力稳定，效果反映都较好，属成熟产品。结合德兴铜矿工况条件，我们认为，该液压自动拉紧装置具有以下功能和特点：

（1）该液压自动拉紧装置采用液压缸伸缩和卷扬收放相结合的方式，大行程通过卷扬控制，小行程通过液压缸控制，这适用于我们现场的空间位置布局。

（2）起动拉力和正常运行拉力可根据带式输送机张力的需要任意调节，自动实现起动拉力为正常运行时1.1～1.5倍的要求。电液系统现场调定后，即按预定程序自动工作，保证输送带始终在理想状态下运行。

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（3）带式输送机起动时，处于非稳定状态，该液压拉紧装置可通过大容量蓄能站使得油缸活塞杆能够根据胶带张力的变化快速伸缩，及时补偿输送带的弹性振荡，能有效实现对带式输送机的动态张紧，从而减小带式输送机起动时的冲击动载荷，保证起动的平稳可靠。

（4）采用PLC控制技术，通过压力变送器将油压信号转换成数字信号，可对张紧力进行有效地控制，控制精度高。

（5）电控箱上配有中文人机界面，在人机界面上可进行启动、运行和停机时各张紧力的设定，设置精度高，张力调整方便，操作简单、直观，人性化程度高，适合文化层次不同的操作人员进行调整。

（6）具有完备的设备运行状态检测及显示，能够在中文人机界面上实时、动态显示液压系统的油压、胶带张紧力、油液污染报警、故障报警等，以保证设备的运行可靠性及方便设备检修、维护。

（7）液压系统可设置手动、自动两种控制方式。手动控制方式用于设备安装、调试及检修，自动控制方式用于正常生产运行。其液压系统组成结构如图3所示。

图3 液压系统组成结构图

（8）可设置手动泵备用系统，在主液压系统出现故障及维修时，由备用液压系统对输送带进行张紧，可保证不停机检修、维护。

（9）具有断带时及时提供断带检测信号，以控制带式输送机自动停机的功能；输送带打滑时，在接收到打滑信号后能够自动增加拉紧力的功能。

（11）电控箱配有备用控制系统，在主电控系统出现故障时，可由备用电控系统应急工作，确保整套电控系统的稳定可靠运行；电控箱配有与中央控制接口，具备远程控制功能，适合进行集中调度与控制。

基于此产品的诸多特点功能，在考察中听取相关用户的反馈后，我们认为该企业的产品功能完善、可靠性高、应用成熟，完全能满足我们的现场使用要求，因而确定采用这种国产的液压自动拉紧装置来进行改造升级。

4.2 实施

由于是技术改造项目，为保证正常生产，在不能长时间停机的要求下。我们与供应商一道制定改造方案，最终采用了以下方案实施改造：

（1）为了尽可能不因改造而造成系统长时间停机，我们保留了原有拉紧装置，如图4所示，并在不停机的情况下安装布局，利用该公司产品布局方便的优点，巧妙避开了原有装置，最终使得两套系统相互独立，且可以相互作为备用系统，为今后输送机的正常运行提供了双重保障，如图5可见前后对比图。

（2）按图4中所示的位置制作拉紧油缸及固定绳轮的混凝土支墩，并预埋地脚螺栓，满足对应的荷载要求。

（3）铺设至液压拉紧装置电控箱所在位置的动力电缆和控制电缆。

图4 原拉紧装置示意图

（4）将原有绞车钢丝绳拆除，将液压拉紧装置的各部件按图5中所示的新绞车基础平台安装；液压泵站（含电控箱）、蓄能站因无需地基，直接摆放在合理位置；液压泵站、蓄能站、拉紧油缸之间的油路通过高压软管进行连接。

图5 改造后拉紧装置示意图

5 结论

该项目改造之后运行至今已有一年半，系统运行稳定可靠。因控制方式的不同，前者是由电气控制，后者由液压控制，因此类似改造前的问题也再未出现，保证了输送带系统稳定运行，避免了原来频繁停机对胶带、滚筒等部件的损伤，延长了输送机的使用寿命。该类液压自动拉紧装置相对原涡流绞车成本大幅降低，且结构简单，运行可靠，方便维护和保养，适用于大型长距离钢丝绳芯输送机，也对各种工矿条件有良好的适应性，对进口设备实现了有效的国产化改造，降低了设备成本和运行费用，值得向同行推广使用。

［1］于岩, 李维坚. 运输机械设计[M] .徐州: 中国矿业大学出版社, 1998:35-38.

［2］王永智, 廉自生, 吴波. 可伸缩带式输送机自动张紧绞车的研究[J].科学之友, 2006(4):10 -11.

［3］李光布. 带式输送机动力学研究及设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 1998:17-18.

［4］杨复兴. 胶带输送机结构、原理与计算[M]. 上册. 北京: 煤炭工业出版社, 1983:74-76.

［5］吴辉海. 液压绞车[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 1989:26-27.

［6］孙可文. 带式输送机的传动理论与设计计算[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 1991:29-30.

［7］关景泰. 机电液控制技术[M]. 上海: 同济大学出版社, 2003:45-47.

［8］中国矿业学院. 矿山运输机械[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 1980:95-96.

Localization Improvement of Automatic Tensioning Device of Belt Conveyor

LUO Xian-zhi
（Dexing Copper Mine, Jiangxi Copper Corporation, Dexing 334224, Jiangxi, China）

The defects and insufficiency in the control system of automatic tensioning device for belt conveyor in eddy current winch are mainly expounded. According to the site conditions to select the perfect function and reliable localization hydraulic automatic tensioning device to make a technical transformation, to ensure the balanced operation of equipment control system and meet the normal production of Dexing Copper Mine Fujiawu steel core belt conveyor.

belt conveyor；hydraulic tensioning device；technological transformation；automatic control

TD528+.1

B

1009-3842（2015）03-0071-04

2015-04-04

罗显芝（1984-），男，江西永新人，主要从事选矿设备技术管理。E-mail: luoxianzhiyx@163.com