大傾角下運帶式輸送機設計的關鍵技術研究

靳 博

（大同煤礦集團忻州窯礦機電科， 山西 大同 037021）

引言

在煤礦運輸系統中，選擇使用大傾角運帶式輸送機可以有效降低巷道的開拓周期，降低煤礦初期的建設投資，可以將運帶式輸送機的效能充分發揮出來。從當前運帶式輸送機使用情況來看，全面做好大傾角運帶式輸送機的設計非常關鍵。

1 大傾角下運帶式輸送機設計方案

從當前大傾角下運帶式輸送機使用情況來看，在進行具體設計時，需要解決大傾角下運帶式輸送機使用過程中常出現的輸送機倒轉、向下滾動及矸石下滑等問題，全面保證大傾角下運帶式輸送機運行的平穩性。首先對輸送傾角較大的問題進行充分考慮，同時對運輸物料的特點進行兼顧考慮，通常情況下，大傾角下運帶式輸送機的帶速應當控制在1.6 m/s的范圍內。同時由于大傾角下運帶式輸送機的長度相對較短，裝機功率相對也偏低，因此，在設計大傾角下運帶式輸送機時，可選擇使用機尾單傳動的方式，選擇使用重錘小車將皮帶拉緊[1]。其次，為了有效防止物料隨著輸送帶進入到滾筒中，對輸送機的壽命帶來較大的負面影響，在卸料的位置應當安裝兩級清掃器，分別為一級毛刷清掃器、二級振動式清掃器，同時在尾部的滾筒和張緊滾筒位置將空段清掃器安裝。在進行承載托輥的設計時，可選擇使用60°深槽托輥組，在進行回程托輥的設計時，可選擇使用平行托輥組。

2 大傾角下運帶式輸送機電控系統設計

在進行大傾角下運帶式輸送機電控系統設計時，可將可編程控制器作為整個電控的核心，主要包含綜合保護裝置、主電動機電流傳感器、帶速傳感器、電動機轉速傳感器、油壓傳感器及制動泵電動機等，總體的構成見圖1所示。在進行具體設計時，電動機的轉速和帶速是較為關鍵的物理參數，需要設計針對這兩個單位的檢測單元，主要任務是對電動機轉速和輸送機的帶速進行測量，測量得到的數據輸入到PLC當中，形成能夠處理的模擬電信號。同時，對于保護傳感器及檢測傳感器，主要是對輸送機的運行情況進行檢測，及時有效地將故障識別出來，主要故障類型有沿線急停、撕帶、超溫及打滑等，這些故障出現時，均需要通過綜合保護控制箱進行控制。第三是對制動油壓的比例閥進行控制，將制動油壓控制在0.5～10 MPa，選擇使用按照比例輸出的方式來實現對油壓比例閥的有效控制。

圖1 大傾角下運帶式輸送機控制系統構成示意圖

3 大傾角下運帶式輸送機啟動和制動系統設計

在運帶式輸送機運行的過程中，其上面載荷的大小隨著輸送機的制動和啟動，可以分為發電工況與電動工況兩種狀態。在對電動工況進行設計時，其控制原理相對于一般輸送機較為類似，在啟動時，將制動閘松開，將輸送帶沒有運動作為特征，根據變頻器設定的加速曲線進行軟啟動。在進行制動時，將電動機轉速設定在同步轉速的1 500 r/min作為標志，將主電動機的電源切除，同時將比例閥電流有效降低，有效減少制動油壓，在盤式制動裝置的制動下，實現停車。發電工況啟動通常情況下是重載甚至滿載的情況下啟動的。在進行控制時，需要對制動閘進行緩松，在負荷作用下，輸送帶加速朝下運行，電動機的轉速與輸送帶的帶速通過速度傳感器進行測量，如果輸送帶的帶速達到了同步帶速，電動機的轉速達到了1 500 r/min，將主電動機投入，防止出現電氣沖擊或者機械沖擊。在發電的情況下停車時，電動機的轉速應當超過同步轉速，對于比例閥電流應當首先減少，同時降低制動油壓，實現對輸送機速度的有效控制，在檢測的過程中，電動機的轉速與1 500 r/min轉速接近時，則應當將主電動機停止，對油壓進行控制，保證制動減速控制在0.2 m/s3，則能夠達到可控停車[2-3]。

4 大傾角下運帶式輸送機超速和打滑保護設計

超速保護。如果電動機的載荷超過了設定的額定載荷，電動機轉速會明顯增大，這就會出現超載問題，應當馬上停止向輸送機加載，在停止加載的過程中，還應當減載，在發動機轉速下降到正常之后，才可以進行正常加載。在進行設計時，將停止向輸送機加載，發動機的轉速為超速1，一旦達到了超速1時，應當給煤機自動斷電，在系統正常之后，煤機自動啟動。如果輸送機在輸送的過程中，電動機的轉速接近1 500 r/min，則表明輸送機超載較為嚴重，在這種情況下，停止加載已經較難解決問題，因此在設計時，設計自動停車信號，在這種情況下，設定的電動機轉速成超速2。

大傾角下運帶式輸送機的打滑保護。因為驅動滾筒和輸送帶之間摩擦系數降低，或者出現了超載，驅動滾筒和輸送帶之間會出現相對滑動的問題，同時驅動滾筒的速度和輸送帶的速度不一致，稱為打滑1，在這種情況下會導致輸送帶出現磨損，甚至會由于輸送帶嚴重打滑而出現過熱，導致燃燒，而在井下這種情況非常容易導致煤塵爆炸或者瓦斯爆炸。所以，設計的控制系統應當在線對輸送機運輸的速度進行全面監測，如果超過了設定規定的數值，則應當立即進行斷電。在恢復了正常的速度后，則可以重新啟動。在運輸的過程中，對于輸送帶出現的卡死問題，其速度相對于額定速度會出現明顯的下降，從而導致出現打滑的問題，稱為打滑2，在這種情況下，其帶來的后果與打滑1狀態下的后果較為類似，同時在這種情況下還會導致輸送帶出現撕裂的問題。所以出現這種情況時，必須將帶式輸送機立即停車。

5 大傾角下運帶式輸送機上輔帶裝置設計

在輸送機線路上，上輔帶裝置的主要作用是對輸送機運輸的物料進行覆蓋，同時隨著輸送帶的運行而運行，主要的目的是為了有效防治出現落料和滾料的情況發生，從當前上輔帶裝置使用情況來看，其下運角度可達到-35°，同時還能夠有效將輸送帶緊緊壓在深槽型托輥上，這對于提升托輥和輸送帶之間的摩擦力較為有效，同時也可以有效防止出現飛帶事故[4]。

6 大傾角下運帶式輸送機軟啟動裝置設計

在大傾角下運帶式輸送機設計的過程中，對于大功率、大傾角、長距離的輸送機來講，在直接啟動時，因為啟動力矩較大，會出現較大的啟動電流，不僅會帶來較大的機械沖擊，同時對電網的沖擊也相對較大。因此，在進行軟啟動裝置的設計時，應當對啟動裝置的加速度進行嚴格的控制，在其中加入軟啟動裝置。特別是對于傾角相對較大的大傾角下運帶式輸送機，若出現了啟動較快的問題，必然會導致輸送帶之間的滑動。

7 結語

全面做好大傾角下運帶式輸送機設計工作非常關鍵，但是從具體設計情況來看，需要把控的關鍵技術相對較多，需要在設計過程中，精準把控各項設計要點，充分結合煤礦大傾角運輸實際，采取針對性措施，全面提升大傾角下運帶式輸送機總體設計效果。