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1、 自动变频张紧装置在胶带输送机中的应用 原育敏摘 要：张紧装置是胶带输送机系统的咽喉，是重要的构成部分，它的存在决定了胶带输送机是否能平稳定运行。本文从胶带输送机的结构以及其工作原理出发，在分析胶带输送机的传动原理的基础上指出其对张紧装置和张紧力的工作要求，并对超长运距下变频自动变频张紧绞车总体方案的设计做了简要介绍。关键词：胶带输送机;张紧装置;变频器1 胶带输送机的结构及其工作原理胶带输送机在煤矿已应用多年，当前的输送带主要分为单层织物芯输送带双层织物芯输送带、用于长距离输送的钢丝绳芯及芳纶输送带。随着物料的运输量逐渐增大，带式输送机也取得了飞快的发展，涌现了大批的新式胶带输送机。胶带输送
2、机以输送带作为承载载体和牵引的一类远距离运输设备，其构成主要包括：滚筒、输送带和拉紧装置等。輸送带绕过传动滚筒与尾部滚筒从而形成了无极环形带，托辊支承上下输送带来限制这个输送带的挠曲垂度，并通过拉紧装置提供张力。在工作的时候，驱动 装置将传动滚筒驱动，通过输送带与传动滚筒间的摩擦力将输送带驱动并运行，而装在输送带上的物料则随着输送带运动。胶带输送机是靠传动滚筒与输送带之间的摩擦力来实现传动的。故而，在输送机运行的过程中，输送带的张力大小及张力变化是对输送机平稳运行的重要影响因素。而张力是由张紧装置所提供，因此张紧装置对带式输送机的使用影响重大，是非常关键的设备。2 带式输送机对张紧力的要求在皮
3、带输送机的设计使用中，张紧力的研究和张紧装置的选用是极其重要的。输送带张力是一个沿输送区段变化的重要运行数据。它受各种因素的影响，如皮带输送机长度、宽度、材质、局部区段的倾角正负、传动滚筒的数量和布置、驱动装置和制动装置的性能、输送带拉紧装置的类型及布置、载荷及运动状态等。在带式输送机设计过程中 ，通常用逐点法计算张紧力。计算公式为：S1=KS2 +W 公式（1）S1=S2e 公式（2）式中 S1 输送带最大张力;S2 输送带与传动滚筒分离点的张力;K 改向滚筒阻力系数之积;W 输送机运行总阻力; 围包角; 传动滚筒摩擦系数。由式（1）式（2）可求解出 S1和 S2 。从式（2）中看出围包角与
4、 S1 有着密切关系，因此传动滚筒围包角的选取对输送带最大张力影响是较大的。在设计过程中应选取最优的围包角，使输送带最大张力最小。虽然对于输送带张力来说应尽可能地小，但它的最小张力也是具有限制条件的。首先最小张力就要受到启动张力的限制， 因为对于皮带输送机而言，一般启动张力的确定非常重要，启动张力选小了，皮带在满载启动时就要打滑，造成启车困难。启动张力选大了，则输送带张力较大，就必须提高输送带的强度，同时也要增大传动滚筒的直径，这样就增加输送机的制造和使用成本。通常启动张力取正常运转时的 11.3 倍，这样既能满足输送机的启动要求，也不会过于增大输送带的最大张力。3 张紧装置在煤矿胶带机运输系
5、统中的作用在带式输送机的关键组成部分当中，胶带张紧控制装置显得非常关键，它的功能是在输送机运行的过程中，确保胶带张力的充足，在制动、启动和顺利工作的时候，让传动滚筒和胶带间具备所要求的摩擦力，从而起到防滑的效果，并且对各支撑托辊间的垂度进行限制，以避免撒料。带式输送机张紧装置的作用是：（1）可以动态性地满足顺利工作拉力与启动拉力，根据带式输送机张力的要求进行调整，从而保障输送机工作中的张力适合和启动时的不打滑。（2）在启动带式输送机的时候，可以及时地张紧胶带，进而使得输送机的启动特性大大地改善。（3）可以根据输送机的实际情况实时地判定胶带张力，以及对张力的大小进行实时地调整。（4）确保输送带传
6、动滚筒分离点具备充足的张力，以实现传动滚筒摩擦传动的需要。4 自动张紧装置的结构原理及技术要求张紧装置是保证输送带具有一定的张力，使输送带和滚筒间产生必要的摩擦力，在确保胶带机中最小初拉力能满足绕度要求的条件下，限制输送带在各支撑点间的垂度，使输送机正常运转。当输送机的结构、制动方式及张紧装置的安装位置确定后，张紧装置的特性就取决于其自身的性能。没有张紧装置的密切配合，要想获得良好的可控启（制）动是不可能的，自动张紧技术也是胶带机的一个关键技术，它可大大地提高胶带机运转的可靠性。国内煤矿井下主要有两类张紧方式：一类是绞车与油缸相结合的自动张紧装置，纹车用于输送带大行程张紧，油缸用于小行程张紧，
7、两者相结合而达到自动张紧的目的，此种自动张紧装置能达到输送机的启、制动和正常运转时对输送带张紧的要求，但是输出速度相对较慢，此机型比较适合固定式带式输送机。在长期使用过程中发现该系统目前存在几项问题：首先，液压制动器动作缓慢，在系统需要及时释放张力或者张紧时，由于液压系统的反应相对较慢，所以会出现控制不及时现象，造成打滑和过张力：其次，液压系统虽然有储能装置，但当系统断电时储能装置不足以对制动器持续控制，需要泵电机进行补压，而系统断电后泵电机已经停止工作。另一类是：张紧装置使用变频控制张紧系统，它由变频张紧开关、张紧电机、减速器、张紧滚筒、制动器、钢丝绳以及游动小车等部件组成的，其设计是张紧系
8、统的一次重要革新，通过电控替代液压控制，电控系统与液压系统相比具有控制灵活、响应速度快、自动化程度高等特点，因此该张紧装置广泛用于可伸缩胶带输送机上，便于应对复杂的工况。超长运距大型胶带机所用的张紧装置必须满足以下技术要求：自动调整张紧力，能随着输送带张力变化而能自动地调节张力与张紧行程，始终保持输送带所规定的张力值;响应速度快，当输送带张力发生一个变化值时，张紧装置使输送带张力恢复到原值所花费的时间称为响应速度。要求响应速度越快越好，当响应速度小于输送带张力变化周期时，就会使输送带获得一个稳定的张力，运行平（接37页）（转38页）稳;反之输送带张力不稳定产生振动，严重时还会发生共振。5.变频
9、器工作原理变频器主要由整流器，平波回路以及逆变器组成，整流器主要是采用大量的二极管组成的整流电路，将交流的工频电源转换成直流电源，以满足变频需要。交流电压源经过整流变成直流电压后，一般是含有六倍、十二倍频率的脉动电压，而由逆变器产生的脉动电流也会使整流后的直流电压发生波动，为了抑制这种现象的发生，采用由电感和电容组成的平波回路来解决这种问题。逆变器和整流器是相反的，主要是将平波以后的直流电压经过逆变再次变回交流电压，进而达到变频的效果。变频调速要求必须具备能够同时控制电压幅值和频率的交流电源，但是现在电网所提供的电压以及电压频率都是恒定不变的，因此就需要配置变压变频器，简称VVVF。PAM变频
10、控制原理是现在变频控制中非常常见的一种变频控制方法，它的工作原理主要是将变压和变频分开完成，变压的内容主要是改变电压的幅值，变频就是对逆变器输出频率的改变，这种分别控制直流电压幅值以及交流输出频率的方法称为脉冲幅值调制方式，简称PAM变频调速。还有一种较为广泛使用的变频控制方式叫做PWM变频控制方式，与PAM不同的是，PWM变频控制将变压和变频通过逆变器做集中处理，在变频器前面接不可控整流器，中间的直流电压恒定，最后用逆变器完成变压与变频，逆变器主要是采用脉冲宽度调制，这种方式就叫做PWM控制方式。这两种控制方式都能够实现电压频率的改变，从而达到电动机的变频调速效果。6.在煤矿胶带机输送系统中
11、变频自动变频张紧的应用在原来的煤矿胶带机张紧系统中，如液压张紧、电液控张紧，将皮带张力控制在一个固定的张力区间，无法根据胶带机长度及负载的变化自动、准确的调整该张力区间，且反应速度慢，导致张力控制不及时，难以满足超长运距胶带机的系统张力控制要求，也极大的限制了运输系统效率、增加了成本，更重要的是间接的阻碍了煤矿行业的快速发展。变频自动变频张紧的出现是煤矿高产高效发展的必然产物，利用变频调速技术，能够快速、准确地提供胶带机在不同运行阶段、不同驱动转矩时所需的合理张紧力，实现张紧服从驱动，从而满足超长运距胶帶机张紧控制条件，大幅提高胶带机运输系统的工作效率，促进行业不断发展。神华神东上湾煤矿8.8
12、米超大采高智能综采工作面配套使用的1.8米带宽超大运力，6000米超长运距、智能单点驱动顺槽胶带机使用变频驱动自动张紧装置，有效解决了大负载、高转矩、高冲击张力带来的影响，保证张紧系统能够根据负载变化快速提供合适的张紧力及张紧速度，使得张紧力稳定在合理张力范围内，同时有效的解决对机械部件的冲击，使得胶带运输机能够平稳的运行。7 结束语随着煤矿对高产、高效、智能、绿色发展提出的更高要求，因此带式输送机要根据生产工作面推进长度情况，配备合理的自动变频张紧装置，可以使煤矿胶带机运行更加稳定，极大提升了系统运行的可靠性，同时变频张紧程序可以及时进行优化，操作便捷等特征，为矿井的的生产起到了有力保障，为了能够使变频自动变频张紧装置更好的应用于现代的煤矿胶带机运输系统中，我们就需要对自动变频张紧装置进行不断的探索研究。 -全文完-
