浅谈变频恒扭矩自动张紧装置在综采工作面的应用

李 伟 尹明善 王 伟

（1.兖州煤业股份有限公司南屯煤矿，山东 邹城 273515；2.兖州煤业股份有限公司南屯煤矿安全监察处，山东 济宁 273515）

张紧装置是带式输送机的重要组成部分。南屯煤矿采煤工作面带式输送机传统的张紧装置采用回柱绞车拉紧或液压张紧，随着带式输送机运输长度和驱动装置的增加，传统的张紧方式已不能满足带式输送机的张紧要求。应用新型的变频恒扭矩张紧装置于带式输送机上，能有效降低对带式输送机的冲击，而且维护方便，安全可靠。

1 南屯煤矿采煤工作面设备配套情况

南屯煤矿采煤工作面设备配套如表1所示。

2 变频恒扭矩自动拉紧装置

2.1 用途

该张紧系统与可伸缩连续带式输送机配合使用，控制系统实时检测带式输送机的张力，使带式输送机维持在额定张力范围内工作。当带式输送机运行过程中伸缩机尾时，可保障带式输送机不停车，控制系统通过张紧电机自动调节带式输送机的张力，使其维持在额定张力范围内，保证了生产的连续性，提高了生产效率。

表1 南屯煤矿采煤工作面设备一览表

2.2 装置组成

张紧系统由防爆变频器、变频电机、减速机和张紧绞车组成。防爆变频内含控制PLC、显示屏、变频器、接触器、继电器、按钮、转换开关等。张紧卷筒与减速机低速侧连接，卷筒上缠绕钢丝绳。减速机连接电机和张紧卷筒，将电机输出的高速按照一定速比转换为低速。机构简图如图1。

图1 变频恒扭矩自动拉紧装置简图。

2.3 系统布置图

变频恒扭矩自动拉紧装置系统布置如图2所示。

图2 变频恒扭矩自动拉紧装置系统布置图

2.4 工作原理

变频器采用矢量控制，通过控制台预先设定额定拉力、启动拉力、延时时间等。在主机启动前，先启动拉紧装置。

拉紧绞车正向旋转，通过钢丝绳拉动拉紧车移动，逐渐将胶带拉紧。当钢丝绳拉力达到预先设定的启动拉力时，绞车停止转动，带式输送机主机启动。完成启动并按设定的时间延时后，绞车反向旋转，胶带逐渐放松，当拉力恢复到额定拉力时，绞车停止转动并保持额定拉力，带式输送机处于正常运行阶段。此后，变频器始终保持额定转矩，控制主机胶带张力，并随张力的变化自动调节绞车的转向，以保持绞车钢丝绳的额定拉力。

滑轮组的多少依据额定拉力的大小设置；缓冲器的作用是降低动张力对绞车的冲击。

3 现场应用情况

2018年6月1日至2019年5月20日期间，该装置在南屯煤矿33上04工作面试用后效果良好。该系统装置配合变频驱动应用，大大降低了启动和运行过程中对胶带的冲击，在整个工作面回采过程中除了储带仓储满胶带进行掐截胶带外，未出现过胶带接头损坏重新制作接头的情况，未出现过因张紧力过大或者过小引起的设备故障和损坏。和以往相比在该工作面节省投入成本约25万元，大大节约了成本，提高了劳动效率，确保了安全生产。

4 装置优点分析

（1）实现皮带自动张紧

实时监控带式输送机的张力值，并使皮带张力维持在额定张力范围内。当带式输送机在伸缩机尾时，带式输送机在不停车的情况下自动张紧，保证生产的连续性，提高生产效率。

（2）分过程控制

当带式输送机起动时，将皮带张力预先增加到额定张力的1.2～1.5倍，增加皮带与滚筒的静摩擦力，避免皮带在重载起动时打滑停车；

皮带起动达到额定转速时，将张力再降为额定张力范围内。

（3）皮带张力调节反应快速

张紧系统采用变频器和变频电机做为关键调节设备。当胶带延伸或收缩时，控制系统根据作用在电机上转矩值变化量的大小，控制变频器输出频率的大小，从而快速调节电机转矩，使其维持在额定转矩范围内。

5 结论

总的来说，在带式输送机上应用变频恒扭矩自动拉紧装置降低了对胶带的冲击力，延长了胶带和设备的使用寿命。该装置结构简单，维护方便，可实现长距离带式输送机的张力要求，促进了煤矿的安全生产。