大倾角下运带式输送机设计的关键技术研究

靳 博

（大同煤矿集团忻州窑矿机电科， 山西 大同 037021）

引言

在煤矿运输系统中，选择使用大倾角运带式输送机可以有效降低巷道的开拓周期，降低煤矿初期的建设投资，可以将运带式输送机的效能充分发挥出来。从当前运带式输送机使用情况来看，全面做好大倾角运带式输送机的设计非常关键。

1 大倾角下运带式输送机设计方案

从当前大倾角下运带式输送机使用情况来看，在进行具体设计时，需要解决大倾角下运带式输送机使用过程中常出现的输送机倒转、向下滚动及矸石下滑等问题，全面保证大倾角下运带式输送机运行的平稳性。首先对输送倾角较大的问题进行充分考虑，同时对运输物料的特点进行兼顾考虑，通常情况下，大倾角下运带式输送机的带速应当控制在1.6 m/s的范围内。同时由于大倾角下运带式输送机的长度相对较短，装机功率相对也偏低，因此，在设计大倾角下运带式输送机时，可选择使用机尾单传动的方式，选择使用重锤小车将皮带拉紧[1]。其次，为了有效防止物料随着输送带进入到滚筒中，对输送机的寿命带来较大的负面影响，在卸料的位置应当安装两级清扫器，分别为一级毛刷清扫器、二级振动式清扫器，同时在尾部的滚筒和张紧滚筒位置将空段清扫器安装。在进行承载托辊的设计时，可选择使用60°深槽托辊组，在进行回程托辊的设计时，可选择使用平行托辊组。

2 大倾角下运带式输送机电控系统设计

在进行大倾角下运带式输送机电控系统设计时，可将可编程控制器作为整个电控的核心，主要包含综合保护装置、主电动机电流传感器、带速传感器、电动机转速传感器、油压传感器及制动泵电动机等，总体的构成见图1所示。在进行具体设计时，电动机的转速和带速是较为关键的物理参数，需要设计针对这两个单位的检测单元，主要任务是对电动机转速和输送机的带速进行测量，测量得到的数据输入到PLC当中，形成能够处理的模拟电信号。同时，对于保护传感器及检测传感器，主要是对输送机的运行情况进行检测，及时有效地将故障识别出来，主要故障类型有沿线急停、撕带、超温及打滑等，这些故障出现时，均需要通过综合保护控制箱进行控制。第三是对制动油压的比例阀进行控制，将制动油压控制在0.5～10 MPa，选择使用按照比例输出的方式来实现对油压比例阀的有效控制。

图1 大倾角下运带式输送机控制系统构成示意图

3 大倾角下运带式输送机启动和制动系统设计

在运带式输送机运行的过程中，其上面载荷的大小随着输送机的制动和启动，可以分为发电工况与电动工况两种状态。在对电动工况进行设计时，其控制原理相对于一般输送机较为类似，在启动时，将制动闸松开，将输送带没有运动作为特征，根据变频器设定的加速曲线进行软启动。在进行制动时，将电动机转速设定在同步转速的1 500 r/min作为标志，将主电动机的电源切除，同时将比例阀电流有效降低，有效减少制动油压，在盘式制动装置的制动下，实现停车。发电工况启动通常情况下是重载甚至满载的情况下启动的。在进行控制时，需要对制动闸进行缓松，在负荷作用下，输送带加速朝下运行，电动机的转速与输送带的带速通过速度传感器进行测量，如果输送带的带速达到了同步带速，电动机的转速达到了1 500 r/min，将主电动机投入，防止出现电气冲击或者机械冲击。在发电的情况下停车时，电动机的转速应当超过同步转速，对于比例阀电流应当首先减少，同时降低制动油压，实现对输送机速度的有效控制，在检测的过程中，电动机的转速与1 500 r/min转速接近时，则应当将主电动机停止，对油压进行控制，保证制动减速控制在0.2 m/s3，则能够达到可控停车[2-3]。

4 大倾角下运带式输送机超速和打滑保护设计

超速保护。如果电动机的载荷超过了设定的额定载荷，电动机转速会明显增大，这就会出现超载问题，应当马上停止向输送机加载，在停止加载的过程中，还应当减载，在发动机转速下降到正常之后，才可以进行正常加载。在进行设计时，将停止向输送机加载，发动机的转速为超速1，一旦达到了超速1时，应当给煤机自动断电，在系统正常之后，煤机自动启动。如果输送机在输送的过程中，电动机的转速接近1 500 r/min，则表明输送机超载较为严重，在这种情况下，停止加载已经较难解决问题，因此在设计时，设计自动停车信号，在这种情况下，设定的电动机转速成超速2。

大倾角下运带式输送机的打滑保护。因为驱动滚筒和输送带之间摩擦系数降低，或者出现了超载，驱动滚筒和输送带之间会出现相对滑动的问题，同时驱动滚筒的速度和输送带的速度不一致，称为打滑1，在这种情况下会导致输送带出现磨损，甚至会由于输送带严重打滑而出现过热，导致燃烧，而在井下这种情况非常容易导致煤尘爆炸或者瓦斯爆炸。所以，设计的控制系统应当在线对输送机运输的速度进行全面监测，如果超过了设定规定的数值，则应当立即进行断电。在恢复了正常的速度后，则可以重新启动。在运输的过程中，对于输送带出现的卡死问题，其速度相对于额定速度会出现明显的下降，从而导致出现打滑的问题，称为打滑2，在这种情况下，其带来的后果与打滑1状态下的后果较为类似，同时在这种情况下还会导致输送带出现撕裂的问题。所以出现这种情况时，必须将带式输送机立即停车。

5 大倾角下运带式输送机上辅带装置设计

在输送机线路上，上辅带装置的主要作用是对输送机运输的物料进行覆盖，同时随着输送带的运行而运行，主要的目的是为了有效防治出现落料和滚料的情况发生，从当前上辅带装置使用情况来看，其下运角度可达到-35°，同时还能够有效将输送带紧紧压在深槽型托辊上，这对于提升托辊和输送带之间的摩擦力较为有效，同时也可以有效防止出现飞带事故[4]。

6 大倾角下运带式输送机软启动装置设计

在大倾角下运带式输送机设计的过程中，对于大功率、大倾角、长距离的输送机来讲，在直接启动时，因为启动力矩较大，会出现较大的启动电流，不仅会带来较大的机械冲击，同时对电网的冲击也相对较大。因此，在进行软启动装置的设计时，应当对启动装置的加速度进行严格的控制，在其中加入软启动装置。特别是对于倾角相对较大的大倾角下运带式输送机，若出现了启动较快的问题，必然会导致输送带之间的滑动。

7 结语

全面做好大倾角下运带式输送机设计工作非常关键，但是从具体设计情况来看，需要把控的关键技术相对较多，需要在设计过程中，精准把控各项设计要点，充分结合煤矿大倾角运输实际，采取针对性措施，全面提升大倾角下运带式输送机总体设计效果。