散料輸送移動設備中電纜卷筒的應用及其電氣控制

梁振洪，左成兵

（1.江門市南方輸送機械工程有限公司，廣東 江門 529000；2.中紡糧油（日照）有限公司，山東 日照 276800）

近年來，隨著我國經濟不斷地發展，煤礦工程也隨之快速發展，環境問題越來越明顯。煤礦產業還存在一定的問題，嚴重影響著煤礦產業的可持續發展，基于此，大型移動式設備在散料運輸系統中被廣泛應用，有利于提高生產規模和作業效率，降低運營成本，對于我國露天開采和輸送經濟效益的最大化具有重要意義。文章從多個角度就散料輸送移動設備中電纜卷筒的應用及其電氣控制進行深入分析（圖1）。

圖1 散糧碼頭移動皮帶機接駁線系統

1 電纜卷筒概述

電纜卷筒的運用比較廣泛，它是一種集合堆料、取料2種方式并存的作業設備，主要是針對散裝物料進行裝卸的設備。具體來說，電纜卷筒具有安裝空間小、維護方便以及使用安全、成本低等多方面優勢，在移動輸送領域中得到廣泛應用。尤其在礦山等露天開采作業行業應用比較廣泛，電纜卷筒具有其他大型設備無法替代的優勢，電纜卷筒是一種可以長期高效運作的機電設備，在很久以前，電纜卷筒在國外就開始應用到物料的卸載與裝存。電纜卷筒主要根據斗輪挖掘機研制出來，當前成為散料運輸系統移動設備重要的組成部分（圖2）。

圖2 煤碳堆取料機（可長距離直線移動）

我國現階段，大型移動式破碎機的堆料能力已經達到了9000t/h，取材的能力也隨之提高，電纜卷筒以其靈活性與機動性和帶式連續輸送工藝系統的完美配合，推動了我國連續工藝系統的發展，走向大型化的發展方向是社會發展的必然趨勢，而且符合我國可持續發展的理念。

2 散料輸送移動設備中電纜卷筒的應用與電氣控制分析

隨著經濟與科學技術的不斷發展，電纜卷筒也在不斷的改進與完善，堆料與取料是電纜卷筒的2個重要的應用方面，這兩方面都得到了很大的改進。我國倡導走可持續發展的道路，充分利用資源，減少資源的耗費，很多資源是不可再生，所以要提高燃料的利用率，保護環境，減少對環境造成的污染。因此國家倡導建立大型發電機組的電廠，電廠所需要的煤炭量也會隨之大量增加，電纜卷筒的生產能力也就相應地提高，至少需要1000t/h的工作效率才可以滿足電廠的運行。電纜卷筒的電氣技術難點在于如何在高強度下保證卷繞速度與設備移動速度保持一致，也就是說保證卷繞過程中的電纜與所受拉力協調一致。

在對電纜卷筒的選擇上，客戶一般都是根據自己的經濟實力來選擇最好的配件型號，比如說電機、減速機等配件的質量，可以說配件的質量在一定程度上決定著設備的運行效率。電機和減速器是保證電纜卷筒正確、安全運行的重要部件，減速器的力總是讓電纜卷筒朝著卷起電纜的方向進行。一般經濟實力強的客戶會選擇國外的產品，經濟實力較弱的客戶會選擇國內的產品。在新世紀，我國自己研發與設計的配件質量取得了飛快的進步，很多客戶選擇了我國研發的產品。

隨著技術的不斷創新與制造水平的不斷提高，電纜卷筒的結構也逐漸完善，比如以液壓系統的中小型電纜卷筒就受到了一些企業認同與應用。電纜卷筒駛向電纜指定的位置時，電動機在通電情況下快速工作，并通過減速器放大力距后驅動電纜卷筒而收卷電纜，設備遠離電纜卷筒指定位置時，電動機和減速器的電阻與電序不變，這種結構的電纜卷筒的優點是懸臂俯仰系統，可以同時伴隨著其他的動作，這種新型的設計節約了很多時間與人力，大大提高了生產的效率。

電纜卷筒是當前高新技術領域中關鍵的技術之一，也是國內外學者研究領域的一個熱門專業。電力系統規模的不斷擴大以及電氣自動化技術的不斷完善與發展，使得我國電纜卷筒的調節形式與手段發生了巨大變化，電纜卷筒技術應用是露天開采和輸送的重要技術，涵蓋多方面的專業知識與專業技能，應用范圍十分廣泛，包括堆取料機和破碎機等在我國露天礦山和散料輸送系統中被成功應用，不僅對電力系統的容量提出了嚴格要求，更加注重安全保護與過程自動調節的穩定與安全性。電纜卷筒的機動性和靈活性可以與帶式連續輸送工藝系統完美配合，降低運營成本。在短距離、供電量小且電纜直徑小的情況下，電纜卷筒需要安裝在設備的上方，驅動電機直接運行。如果在距離較長、電纜直徑較大的情況下，需要將電纜卷筒安裝在設備的下方。電機輸出功率是分級的，需要設置相應的保護裝置，對整個運行狀態進行實時監督與控制。

電纜卷筒在各個行業中得到廣泛應用，但是其自動化技術卻沒有跟上時代的步伐，我國電纜卷筒自動化技術與發達國家還存在差距，當前還有一部分電氣工程采用人工操作，但是人工操作會出現很多錯誤，這就需要對電纜卷筒加強保護，避免因為所受拉力過大造成電纜斷裂。在使用電纜卷筒過程中，應該使用電纜車自帶夾軌器，當電纜車不運行之后，必須關閉夾軌器，以免造成不必要的經濟損失和人身傷害。

3 電纜卷筒技術推廣和未來發展趨勢分析

在面對全球氣候發生變化與環境污染的背景下，這對各國家的生存與發展都是一個嚴峻挑戰，是各國現階段都必須要面對與解決的問題。隨著全球節能減排和綠色環保力度的不斷加大，變頻調速技術在散料輸送行業以及其他領域中應用范圍越來越廣泛。電纜卷筒過去主要在電廠與鋼廠領域應用比較廣泛，這主要就是因為我國那時的經濟條件水平比較低，而且市場環境不夠活躍等多方面因素的影響。

隨著社會的不斷進步與經濟水平的不斷提高，有些電廠與鋼廠將取料機與堆料機結合在一起取代原來單一的設備。根據控制要求，變頻器同樣可以在電纜卷筒驅動和控制下使用，不僅僅提高了工作效率，也減少了粉塵對環境的污染。

變頻驅動的電纜卷筒是利用變頻器轉距控制方式來工作，變頻器是電纜卷筒運行的核心部件，使電纜卷筒實現各種所需的轉距特性。目前，條形料場與刮板取料機在各個企業中得到了廣泛的應用，國內的企業現在已經很少使用封閉的圓形料機，雖然圓形料機的運作效率沒有條形料機的運作效率高，而利用變頻器提供的橫向轉矩和雙曲線轉矩，可以實現電纜橫向張力卷放，所以電纜卷筒越來越呈現出多樣化的發展趨勢是符合時代發展的要求。利用多種檢測手段，對電纜卷筒的重要參數和內部系統進行精密監測。當前人們的意識隨著社會的進步也在不斷的提高，越來越意識到保護環境的重要性，因此，各大企業采用對環境污染少的電纜卷筒符合可持續發展的理念，用PLC進行精密的計算和控制，來控制變頻電纜卷筒的恒張力和線性張力，充分考慮電纜卷筒運行的動態和靜態方面的要求，保證了電纜卷筒運行的穩定性和安全性，在未來各個行業中將得到更廣泛的使用，如圖3、圖4。

圖3 基于PLC與變頻器的恒線速度控制過程示意圖

圖4 基于PLC與變頻器的恒張力控制過程示意圖

4 結語

目前，電纜卷筒被廣泛應用到各個領域。電機廠、碼頭與煤廠等多個領域的發展都離不開電纜卷筒，隨著科學技術與經濟的快速發展，各個企業對電纜卷筒的性能與質量提出了更高的要求，要積極研究與不斷完善電纜卷筒，通過技術的進步與創新，不斷改進電纜卷筒的不足之處，使其更符合各個行業的發展需求。