液壓電控張緊裝置在帶式輸送機上的應用

關祥

（晉能控股山西科學技術研究院公司雙創中心 山西 大同 037000）

0 引言

在現代化煤企中，帶式輸送機作為煤礦生產過程中的主要運輸設備，膠帶的張緊裝置必須恒定輸出張緊力，才能保證帶式輸送機的平穩運行，從而才能確保煤礦生產的安全有序。因此，帶式輸送機的張緊裝置除了空間上布置要合理有效，還要保證帶式輸送機的張緊裝置的力矩輸出有效和穩定。而液壓電控張緊裝置的功能完全可以實現以上要求，本文以晉能控股煤業集團馬道頭煤業的主井的帶式輸送機作為研究對象，重點對液壓電控張緊裝置在帶式輸送機上的使用效果進行論述。

1 液壓電控張緊裝置安裝環境

馬道頭煤業的礦井設計生產能力是1 000萬噸/年，其所處的地帶屬于地震基本烈度Ⅶ度。馬道頭煤業礦井生產工作制度是年工作日330 d，日凈運行時間為16 h。

帶式輸送機在馬道頭煤業礦井中的主斜井井筒及主井井口房內工作，主斜井是進風井，井筒斜長3 040 m，傾角6°。馬道頭煤業主斜井帶式輸送機相關參數見表1。

表1 馬道頭煤業主斜井帶式輸送機相關參數表

2 液壓電控張緊裝置組成結構

液壓電控張緊裝置適用于所有大型的集中控制的帶式輸送機的張緊裝置，尤其是長距離、大運量的主斜井帶式輸送機，其優勢尤為突出。液壓電控張緊裝置主要分為機械部分（張緊油缸、液壓泵站、蓄能器、張緊小車）、電氣部分（電氣開關）和液壓系統等三大部分組成。

圖1 張緊裝置示意圖

2.1 機械部分

機械部分由張緊小車、托輥小車、固定臺和液壓張緊裝置等組成。本機液壓系統張緊裝置型號為：ZYJ-500J，額定張緊力為200 kN，使用?15.5的鋼絲繩。張緊車有效張緊行程為12 m。

圖2 液壓電控張緊裝置托輥小車

2.2 電氣部分

電氣部分由液壓泵站與電控箱之間的動力回路、控制回路以及檢測回路的接線，拉緊裝置控制開關和集控中心之間的信息交換采用開關量信號來實現[1]，它們之間的信號回路和供電回路全部是由電氣開關處理并發出。其相關接線端子分別代表一個信號。

圖3 a液壓電控張緊電氣開關

圖3 b連接端子

2.3 液壓系統

液壓系統如圖4所示：連接液壓部件之間的高壓膠管共有三根（?13×10 m、?19×10 m、?19×3 m），連接關系圖4所示，其中?13×10 m膠管一端與泵站的?13快速接頭座相連，另一端連接蓄能器上的?13快速接頭座；?19×3 m膠管的兩頭分別與蓄能器上的接頭座和油缸上通往有桿腔的接頭座連接；?19×10 m膠管的一端與泵站上的另一接頭座相連，膠管另一端與油缸上通向無桿腔的接頭座連接。各膠管插入接頭座時，必須裝入U形卡，以防出現高壓油傷人事故。

圖4 液壓電控張緊裝置液壓部分

3 液壓電控張緊裝置工作原理

液壓自動張緊裝置ZYJ500J(02-200)，其液壓系統原理圖（圖5）中，其工作時，原理大致如下：

圖5 液壓電控張緊裝置液壓系統原理圖

手動工況下，油泵電機2啟動，液壓油將會經吸油過濾器1從液壓油箱吸出足量的液壓油。當液壓油達到一定量后，手動換向閥5閥芯就會歸在中位（圖示位置）時，這時在油泵里排出的液壓油會經壓力管路的過濾器4直接流向手動換向閥5后，液壓油就會直接返回油箱，即油泵不向系統提供壓力油，這時油泵為空載狀態了，同時整個液壓系統沒有達到工作壓力。

當手動換向閥5處在右側時，液壓油從油泵排除會經換向閥5、液控單向閥6、截止閥10，最后匯入油缸的有桿腔內，使得動活塞桿來回收縮。油泵排出的液壓油進入蓄能器9，開始蓄能，提高整個油壓系統壓力，直至系統壓力上升到溢流閥3或13的調定壓力，溢流閥3或13就開啟，發生溢流，此時的保持壓力就會獲得張緊小車移動時最小的壓力。

當手動換向閥5處在左側時，液壓油經油泵出來，進入換向閥5，然后通過油缸無桿腔，最后液壓油匯集到有桿腔。活塞使活塞桿不斷向外伸出，有桿腔的液壓油就源源不斷的經液控單向閥6和手動換向閥5后返回油箱，這樣就形成回流系統。以上過程不斷循環，同時受到電控系統的集中控制監控，及時調整相關動作。

自動工況下，只要按下啟動按鈕，就可以執行控制系統準備好的程序了。帶式輸送機一旦發出啟動信號，電磁閥換向閥12得電，油泵就會開啟。液壓系統壓力上升至能夠使溢流閥3開啟的壓力時，液壓系統就會由啟動狀態轉入正常運行狀態了。

帶式輸送機起動后一旦進入入穩定運行后，電磁換向閥12會失電，同時就會導致溢流閥13的回油路與油箱接通。液壓系統的油壓下降到溢流閥13的調定值以下（比溢流閥3的液壓通過值低）。只要將壓力繼電器YJ1、YJ2壓力繼電器的整定的動作壓力值調的相對較小，液壓系統就能在電磁換向閥12復位時，系統的液壓油就能使得YJ1動作，同時其接點KP1也會使得油泵電機自動停止工作。在帶式輸送機的不斷運行過程，由于膠帶帶的塑性變化和液壓系統中管路的不嚴密等原因，油缸有桿腔內的壓力會不斷下降。當系統液壓油壓力降到壓力繼電器YJ2的整定值時，其接點KP2接通，并開啟油泵電機提升系統壓力。當系統液壓油壓力升高到壓力繼電器YJ1的整定值后，壓力繼電器YJ1動作將油泵電機停機。如此反復動作，完成帶式輸送機的膠帶的張緊要求。

因此，帶式輸送機在正常運行期間，液壓電控張緊裝置的液壓系統的壓力（即油缸有桿腔的壓力）是在壓力繼電器YJ1和YJ2所整定的動作壓力值范圍內變動的。慢速絞車一直處于停機狀態。借助其蝸輪蝸桿減速器的自鎖功能，鋼絲繩不會被油缸從絞車卷筒上拉出，絞車起著鋼絲繩固定端的作用。至于帶式輸送機因為檢修而需要松弛膠帶時，往往開動絞車反轉松繩比較方便，這時不需要液壓系統參與工作[2]。如果我們在電控系統調試程序中，將壓力繼電器YJ1、YJ2兩者的壓力整定值調校范圍變化變小，就可以近似為恒定壓力。所以，我們可以把張緊裝置里的油缸對帶式輸送機的張緊力看成是恒張力，從而保證了帶式輸送機的穩定運行。

4 液壓電控張緊裝置的特點

（1）即時性。液壓電控張緊裝置與帶式輸送機的集控系統連接，同協議傳輸數據，完全滿足張緊裝置的就地維修和遠距離控制的工作要求。

（2）穩定性。液壓電控張緊裝置能給帶式輸送機提供較為恒定的張緊力，不僅滿足大型帶式輸送機的載荷重、距離遠的運輸要求，還能根據不同工況下的張緊力變化調整[3]。

（3）補償性。液壓電控張緊裝置持續穩定輸出的張緊力能夠在集中控制的系統上實現實時補償功能、瞬時張力監測和限位開關監測等功能。

（4）保護性。極限情況下，膠帶出現斷帶情況，液壓電控張緊裝置會自動停機并給帶式輸送機控制系統發出停機的急停信號；或者在膠帶打滑時張緊裝置會自動增加所需張緊力來實現保護膠帶進一步受損。

5 液壓電控張緊裝置的應用效果

馬道頭煤業的主井帶式輸送機從2012年12月試運行以來，膠帶張緊力始終沒有超過180 kN。在2014年10月15日夜班生產中，由于膠帶面上的水煤泥太大，導致膠帶打滑嚴重，機尾滾筒發生冒煙現象，液壓電控張緊裝置及時發出停車信號，避免事故的擴大。在2016年1月21日生產時，發現帶式輸送機的機尾滾筒有空轉打滑現象，電控系統及時有效地給主井控制系統Plc發出停機信號，避免了打滑事故的發生和進一步擴大。因此，在液壓電控張緊裝置里的電氣開關與主運輸通信之間的穩定通訊協議上，即保證了運行的安全有效，也滿足了現場使用要求。

6 結語

通過比對8年多的使用情況，電控系統結合液壓系統工作，執行動作率100%，沒有發生一次拉緊力異常導致帶式輸送機的膠帶斷裂的現象。在平時的日常維護中，觀察張緊小車的行程，以周圍固定建筑物為參照物，記錄其有效距離。電控系統的開關接線以及與帶式輸送機的電控系統連線要定期維護檢查，保持電路信號的暢通。因此，整體來看，液壓電控張緊裝置在帶式輸送機上的應用，對于現代煤企的安全生產時非常有效的。