帶式輸送機(jī)自動(dòng)拉緊裝置的國(guó)產(chǎn)化改造

羅顯芝（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

帶式輸送機(jī)自動(dòng)拉緊裝置的國(guó)產(chǎn)化改造

羅顯芝
（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

主要闡述了帶式輸送機(jī)自動(dòng)拉緊裝置中渦流絞車(chē)在控制系統(tǒng)上存在的缺陷和不足，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況條件選擇功能完善、可靠成熟的國(guó)產(chǎn)化液壓自動(dòng)拉緊裝置進(jìn)行技術(shù)改造，保證了設(shè)備控制系統(tǒng)的平衡運(yùn)行，滿足了德興銅礦富家塢鋼芯膠帶輸送機(jī)的正常生產(chǎn)需要。

帶式輸送機(jī)；液壓；拉緊裝置；技術(shù)改造；自動(dòng)控制

1 引言

德興銅礦富家塢鋼絲繩芯膠帶輸送機(jī)擔(dān)負(fù)著4.5萬(wàn)t/d的處理量，是大山選礦廠日總處理量的43%,其重要性可想而知。在這條系統(tǒng)未達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)前的瓶頸原因分析中，有一條出現(xiàn)頻率之高是出乎我們預(yù)料的，那就是尾部的拉緊裝置故障［1］。自2007年投產(chǎn)以來(lái)，該拉緊裝置故障頻頻出現(xiàn)，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)。要達(dá)到4.5萬(wàn)t/d的處理量，對(duì)拉緊裝置進(jìn)行升級(jí)改造是必須要走的第一步。帶式輸送機(jī)拉緊裝置的種類(lèi)分為重力拉緊、固定拉緊和自動(dòng)拉緊三種［2-4］。目前，長(zhǎng)距離大載荷輸送機(jī)大多采用自動(dòng)拉緊的方式［5］。其優(yōu)點(diǎn)是既可以按要求調(diào)節(jié)張緊力的大小，又可以自動(dòng)保持拉力恒定［6-7］。自動(dòng)拉緊裝置有渦流絞車(chē)形式，有卷?yè)P(yáng)拉緊形式，也有液壓加卷?yè)P(yáng)結(jié)合的形式［8］。三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選用合理可靠的拉緊方式顯得尤為重要。

2 渦流絞車(chē)工作原理與MC6介紹

大山廠富家塢輸送機(jī)拉緊裝置最初使用的是澳大利亞MIP動(dòng)力控制有限公司［尼平（Nepean）集團(tuán)成員］設(shè)計(jì)的55kW防爆渦流絞車(chē),如圖1所示，其運(yùn)行由MC6型渦流控制器完成。

圖1 55kW防爆渦流絞車(chē)

2.1 工作原理

渦流絞車(chē)為提供恒定的張力，就需要渦流耦合器傳遞恒定的輸出扭矩。當(dāng)給渦流耦合器線圈提供恒定的電流時(shí)，會(huì)在耦合器內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)。當(dāng)主電機(jī)運(yùn)行時(shí)，磁場(chǎng)產(chǎn)生一與線圈電流成比例的輸出扭矩以驅(qū)動(dòng)輸出軸。無(wú)論速度如何變化，輸出軸上產(chǎn)生的扭矩始終保持恒定，并完全決定于線圈電流的大小，因而，皮帶輸送機(jī)拉緊張力的恒定得以實(shí)現(xiàn)。渦流耦合器的這種特性很適合于保持皮帶機(jī)恒定張力的拉緊裝置。

2.2 MC6控制器

MC6控制器如圖2所示，接收PLC系統(tǒng)輸出的4～20mA電流控制信號(hào)，輸出0～5A（脈寬調(diào)制）可控電流控制渦流耦合器線圈，實(shí)現(xiàn)絞車(chē)控制。MC6 控制器是專(zhuān)門(mén)為渦流絞車(chē)設(shè)計(jì)的控制器，可以提供可控的輸出電流至渦流耦合器，實(shí)現(xiàn)精確控制，并能夠監(jiān)測(cè)故障狀態(tài)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

圖2 MC6控制器

3 出現(xiàn)的問(wèn)題

由于德興銅礦地處南方，現(xiàn)場(chǎng)濕度高，冬夏季節(jié)溫差較大。該條帶式輸送機(jī)總長(zhǎng)達(dá)2010m，運(yùn)行速度達(dá)4.5m/s，輸送量達(dá)3600t/h，屬長(zhǎng)距離、高速度、大運(yùn)量、重載荷輸送機(jī)。受這些因素影響，在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問(wèn)題不斷，經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)急停故障、張力跳動(dòng)頻繁、驅(qū)動(dòng)電機(jī)頻繁啟動(dòng)、PID調(diào)節(jié)受環(huán)境溫度影響較大、MC6控制器工作不穩(wěn)定等情況。由于軟故障較多，且處理好之后仍會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)，該渦流絞車(chē)式自動(dòng)拉緊裝置控制系統(tǒng)不能滿足使用要求，對(duì)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的影響。經(jīng)與外商聯(lián)系，如果改型升級(jí)，企業(yè)又要再次投入的成本高，且備件都是進(jìn)口，購(gòu)買(mǎi)周期長(zhǎng)，也不便于今后的維護(hù)。

4 換型改造

4.1 選型及理由

針對(duì)這種狀況，改造升級(jí)是必由之路，考慮到企業(yè)的工況，面對(duì)進(jìn)口拉緊系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)工作環(huán)境的不適應(yīng)狀況，在選型的過(guò)程中，我們將目光轉(zhuǎn)向了國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品市場(chǎng)，初選了國(guó)內(nèi)某公司液壓自動(dòng)拉緊裝置，該裝置屬于液壓加卷?yè)P(yáng)相結(jié)合的方式。該公司的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)的電力、礦山、煤礦等300多家企業(yè)應(yīng)用，經(jīng)考察，該公司的液壓拉緊裝置是針對(duì)國(guó)內(nèi)工況來(lái)設(shè)計(jì)的，在國(guó)內(nèi)大型礦山應(yīng)用很成功，自動(dòng)拉緊張力穩(wěn)定，效果反映都較好，屬成熟產(chǎn)品。結(jié)合德興銅礦工況條件，我們認(rèn)為，該液壓自動(dòng)拉緊裝置具有以下功能和特點(diǎn)：

（1）該液壓自動(dòng)拉緊裝置采用液壓缸伸縮和卷?yè)P(yáng)收放相結(jié)合的方式，大行程通過(guò)卷?yè)P(yáng)控制，小行程通過(guò)液壓缸控制，這適用于我們現(xiàn)場(chǎng)的空間位置布局。

（2）起動(dòng)拉力和正常運(yùn)行拉力可根據(jù)帶式輸送機(jī)張力的需要任意調(diào)節(jié)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)起動(dòng)拉力為正常運(yùn)行時(shí)1.1～1.5倍的要求。電液系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)定后，即按預(yù)定程序自動(dòng)工作，保證輸送帶始終在理想狀態(tài)下運(yùn)行。

過(guò)了一會(huì)，吉爾金娜穿著一襲半透明的粉紅色連衣裙，把優(yōu)美的身?xiàng)l映襯得更加楚楚動(dòng)人。“江，我美麗嗎？”江大亮就實(shí)話實(shí)說(shuō)：“美美美，很美。”“江，你真的好可愛(ài)啊。”吉爾金娜說(shuō)完就親吻著江大亮一口。

（3）帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)，處于非穩(wěn)定狀態(tài)，該液壓拉緊裝置可通過(guò)大容量蓄能站使得油缸活塞桿能夠根據(jù)膠帶張力的變化快速伸縮，及時(shí)補(bǔ)償輸送帶的彈性振蕩，能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)張緊，從而減小帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊動(dòng)載荷，保證起動(dòng)的平穩(wěn)可靠。

（4）采用PLC控制技術(shù)，通過(guò)壓力變送器將油壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，可對(duì)張緊力進(jìn)行有效地控制，控制精度高。

（5）電控箱上配有中文人機(jī)界面，在人機(jī)界面上可進(jìn)行啟動(dòng)、運(yùn)行和停機(jī)時(shí)各張緊力的設(shè)定，設(shè)置精度高，張力調(diào)整方便，操作簡(jiǎn)單、直觀，人性化程度高，適合文化層次不同的操作人員進(jìn)行調(diào)整。

（6）具有完備的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)及顯示，能夠在中文人機(jī)界面上實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)顯示液壓系統(tǒng)的油壓、膠帶張緊力、油液污染報(bào)警、故障報(bào)警等，以保證設(shè)備的運(yùn)行可靠性及方便設(shè)備檢修、維護(hù)。

（7）液壓系統(tǒng)可設(shè)置手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制方式。手動(dòng)控制方式用于設(shè)備安裝、調(diào)試及檢修，自動(dòng)控制方式用于正常生產(chǎn)運(yùn)行。其液壓系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 液壓系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

（8）可設(shè)置手動(dòng)泵備用系統(tǒng)，在主液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障及維修時(shí)，由備用液壓系統(tǒng)對(duì)輸送帶進(jìn)行張緊，可保證不停機(jī)檢修、維護(hù)。

（9）具有斷帶時(shí)及時(shí)提供斷帶檢測(cè)信號(hào)，以控制帶式輸送機(jī)自動(dòng)停機(jī)的功能；輸送帶打滑時(shí)，在接收到打滑信號(hào)后能夠自動(dòng)增加拉緊力的功能。

（11）電控箱配有備用控制系統(tǒng)，在主電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可由備用電控系統(tǒng)應(yīng)急工作，確保整套電控系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行；電控箱配有與中央控制接口，具備遠(yuǎn)程控制功能，適合進(jìn)行集中調(diào)度與控制。

基于此產(chǎn)品的諸多特點(diǎn)功能，在考察中聽(tīng)取相關(guān)用戶的反饋后，我們認(rèn)為該企業(yè)的產(chǎn)品功能完善、可靠性高、應(yīng)用成熟，完全能滿足我們的現(xiàn)場(chǎng)使用要求，因而確定采用這種國(guó)產(chǎn)的液壓自動(dòng)拉緊裝置來(lái)進(jìn)行改造升級(jí)。

4.2 實(shí)施

由于是技術(shù)改造項(xiàng)目，為保證正常生產(chǎn)，在不能長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)的要求下。我們與供應(yīng)商一道制定改造方案，最終采用了以下方案實(shí)施改造：

（1）為了盡可能不因改造而造成系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，我們保留了原有拉緊裝置，如圖4所示，并在不停機(jī)的情況下安裝布局，利用該公司產(chǎn)品布局方便的優(yōu)點(diǎn)，巧妙避開(kāi)了原有裝置，最終使得兩套系統(tǒng)相互獨(dú)立，且可以相互作為備用系統(tǒng)，為今后輸送機(jī)的正常運(yùn)行提供了雙重保障，如圖5可見(jiàn)前后對(duì)比圖。

（2）按圖4中所示的位置制作拉緊油缸及固定繩輪的混凝土支墩，并預(yù)埋地腳螺栓，滿足對(duì)應(yīng)的荷載要求。

（3）鋪設(shè)至液壓拉緊裝置電控箱所在位置的動(dòng)力電纜和控制電纜。

圖4 原拉緊裝置示意圖

（4）將原有絞車(chē)鋼絲繩拆除，將液壓拉緊裝置的各部件按圖5中所示的新絞車(chē)基礎(chǔ)平臺(tái)安裝；液壓泵站（含電控箱）、蓄能站因無(wú)需地基，直接擺放在合理位置；液壓泵站、蓄能站、拉緊油缸之間的油路通過(guò)高壓軟管進(jìn)行連接。

圖5 改造后拉緊裝置示意圖

5 結(jié)論

該項(xiàng)目改造之后運(yùn)行至今已有一年半，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。因控制方式的不同，前者是由電氣控制，后者由液壓控制，因此類(lèi)似改造前的問(wèn)題也再未出現(xiàn)，保證了輸送帶系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，避免了原來(lái)頻繁停機(jī)對(duì)膠帶、滾筒等部件的損傷，延長(zhǎng)了輸送機(jī)的使用壽命。該類(lèi)液壓自動(dòng)拉緊裝置相對(duì)原渦流絞車(chē)成本大幅降低，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，方便維護(hù)和保養(yǎng)，適用于大型長(zhǎng)距離鋼絲繩芯輸送機(jī)，也對(duì)各種工礦條件有良好的適應(yīng)性，對(duì)進(jìn)口設(shè)備實(shí)現(xiàn)了有效的國(guó)產(chǎn)化改造，降低了設(shè)備成本和運(yùn)行費(fèi)用，值得向同行推廣使用。

［1］于巖, 李維堅(jiān). 運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)[M] .徐州: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社, 1998:35-38.

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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

羅顯芝（1984-），男，江西永新人，主要從事選礦設(shè)備技術(shù)管理。E-mail: luoxianzhiyx@163.com