大功率带式输送机（精选8篇）
大功率带式输送机 篇1
永煤集团城郊煤矿东南翼强力胶带输送机设计运输距离2 250 m, 运输量1 000 t/h, 运输倾角11°, 装机功率4×400 kW。因此, 对驱动装置的软启动系统提出了很高的技术要求。通过液粘性软启动系统的应用, 满足了大功率带式输送机的软启动技术要求, 改善了各项性能。
1液粘软启动系统的组成及原理
1.1组成
液粘性软启动系统由机械系统、液压控制润滑系统、电气控制系统三部分组成。其机械系统结构如图1所示。可编程序控制器 (PLC) 作为液粘性软启动系统应用于带式输送机的电气控制核心, 实现了软启动过程、多电机功率平衡过程、软停车过程和紧急停车过程的控制。
1.2软启动原理
利用液体的粘性即油膜剪切力来传递扭矩, 当主动轴带动主动摩擦片旋转时, 通过摩擦片之间的粘性流体形成油膜带动从动摩擦片的旋转, 改变控制油缸中的油压大小可调节主、从动摩擦片之间的油膜厚度, 从而改变从动摩擦片输出的转速和扭矩, 实现带式输送机各项驱动要求和可控软启动功能。
2软启动系统的技术特点
(1) 电动机空载启动, 减小对电气和机械的冲击。
(2) 驱动系统能提供可调的、平滑的、无冲击的启动力矩。
(3) 与电动机具有良好的匹配特性, 充分利用电动机的最大力矩。
(4) 可以实现多电动机驱动功率相互平衡。
(5) 可以实现输送机的无级调速, 以满足不同的工作需要。
(6) 输送机过载时能实现自动过载保护功能。
3软启动过程的控制与应用
城郊煤矿东南翼强力胶带输送机液粘性软启动系统的控制采用综合电气控制系统, 包括天津华宁操作系统和山东科大控制台操作2种。根据实际运输状况, 4套软启动系统合理进行搭配 (3用1备或2用2备) , 共设计2种模式3种方式实现软启动过程的控制, 取得了较好的应用效果。
3.1全自动模式 (采用天津华宁操作系统)
(1) 工作方式开关置于“远控”, 控制方式置于“自动”, 润滑泵选择置于“停止”。
(2) 检查控制台操作面板上各仪表指示是否正常, 如无异常情况, 则选择运行的主电机组合形式。
(3) 在控制台上直接启动, 系统自动按照设定程序起车。
3.2近控模式 (采用山东科大控制台操作)
(1) 自动方式。
①工作方式开关置于“近控”, 控制方式置于“自动”, 润滑泵选择置于“停止”;②检查控制台操作面板上各仪表指示是否正常, 如无异常, 则选择运行的主电机组合形式, 发出开车预警信号;③按动“起车”按钮, 系统自动按照设定程序起车。
(2) 手动方式。
①工作方式开关置于“近控”, 控制方式置于“手动”, 功率平衡开关置于“关”, 联调旋钮拧至零位;②检查控制台操作面板上各仪表指示是否正常, 如无异常, 则选择运行的主电机组合形式, 发出开车预警信号;③松开制动闸→启动主电机→启动润滑泵→启动控制泵→调整控制油压启动软启动器→胶带机开动至全速后停润滑泵。
4注意事项
(1) 当控制油压低于0.6 MPa时, 系统自动停车保护。
(2) 胶带运行过程中, 当带速持续低于2.50 m/s (设计运行速度3.15 m/s) 时, 控制系统将投入打滑保护停车。
(3) 自动拉紧装置油压欠压或电机开关有故障时, 系统也会自动停机。
(4) 故障停车后, 再次启动前需按动“故障复位”按钮, 使系统复位。
(5) 控制油温不得超过65 ℃, 油温过高会造成软启动器损坏。
(6) 定期检查测速传感器与齿轮的间隙, 保持不大于1 mm, 否则测速系统会出现误判断, 导致出现“打滑”故障。
(7) 定期检查联结对轮间隙、紧固螺栓情况。
(8) 定期检查更换滤芯。当液压系统2个控制油压表差值大于0.8 MPa时, 说明滤芯堵塞严重, 应及时更换滤芯。
(9) 设备运行1个月后, 液压油要过滤后再使用。
(10) 控制油压系统的正常油压不低于1 MPa。
5结语
液粘性软启动系统结构简单, 维护方便, 可满足软启动的各项技术要求, 改善和提高了大功率带式输送机的启动、运行和停车性能, 有利于消除对电气和机械的冲击, 实现过载自动保护、功率均衡, 提高了安全性、可靠性和自动化水平, 并具有节能效果。
摘要：介绍了液粘性软启动系统的组成、原理及技术特点, 该系统在大功率带式输送机的应用成功实现了软启动过程、多电机功率平衡过程、软停车过程和紧急停车等过程。总结了应用中的一些注意事项。
关键词：液粘,软启动系统,大功率,带式输送机
参考文献
[1]王军.液体粘性软启动在复杂工况带式输送机的应用[J].煤矿现代化, 2006 (6) :54~55.
大功率带式输送机 篇2
输送机一般应在空载的条件下启动，在顺次安装有数台带式输送机时，应采用可以闭锁的起动装置，以便通过集控室按一定顺序起动和停机。除此之外，为防止突发事故，每台输送机还应设置就地启动或停机的按钮，可以单独停止任意一台。为了防止输送带由于某种原因而被纵向撕裂，当输送机长度超过30m时，沿着输送机全长，应间隔一定距离(如25—30m)安装一个停机按钮。
二、带式输送视的维护
为了保证带式输送机运转可靠，最主要的是及时发现和排除可能发生的故障。为此操作司机必须随时观察运输机的工作情况，如发现异常应及时处理。机械工人应定期巡视和检查任何需要注意的情况或部件，这是很重要的。例如一个托辊，并不显得十分重要，但输送磨损物料的高速输送带可能很快把它的外壳磨穿，出现一个刀刃，这个刀刃就可能严重地损坏一条价格昂贵的输送带。受过训练的工人或有经验的工作人员能及时发现即将发生的事故，并防患于未然。
带式输送机的输送带在整个输送机成本里占相当大的比重。为了减少更换和维修输送带的费用，必须重视对操作人员和维修人员进行输送带的运行和维修知识的培训。表l—40列出了大量的有关输送带发生操作问题的原因及处理办法。
表1-40 带式输送机发生故障的原因及消除方法
故 障 内 容
原因(按可能发生的顺序排列)
输送带在尾部滚筒处跑偏
715141721
整条输送带在全线跑偏
26171521416
输送带的一部分在全线跑偏
2111
输送带在头部滚筒处跑偏
15222116
输送带全长都在一些特定的托辊处跑到一边
151621
输送带打滑
197211422
输送带起动打滑
1972210
输送带拉伸过大
131021698
输送带在带扣处或带扣后裂口；带扣拉松
2231322
硫化接头剥离
1323102029
过度磨损，包括撕裂、凿拾、破坏和撕破
1225172185
下覆盖胶过度磨损
21145192022
边部过度磨损、破边
264178121
覆盖胶局部鼓起或起条纹
8
输送带变硬或裂纹
8232218
覆盖胶呈细裂纹或变脆
818
上部覆盖胶纵向起沟或者裂纹
27142112
下覆盖胶纵向起沟或者裂纹
142122
层间剥离
13231183第四章 带式输送机的操作、维护和安装
一、启动和停机
输送机一般应在空载的条件下启动。在顺次安装有数台带式输送机时，应采用可以闭锁的起动装置，以便通过集控室按一定顺序起动和停机。除此之外，为防止突发事故，每台输送机还应设置就地启动或停机的按钮，可以单独停止任意一台。为了防止输送带由于某种原因而被纵向撕裂，当输送机长度超过30m时，沿着输送机全长，应间隔一定距离(如25—30m)安装一个停机按钮。
二、带式输送视的维护
为了保证带式输送机运转可靠，最主要的是及时发现和排除可能发生的故障。为此操作司机必须随时观察运输机的工作情况，如发现异常应及时处理。机械工人应定期巡视和检查任何需要注意的情况或部件，这是很重要的。例如一个托辊，并不显得十分重要，但输送磨损物料的高速输送带可能很快把它的外壳磨穿，出现一个刀刃，这个刀刃就可能严重地损坏一条价格昂贵的输送带。受过训练的工人或有经验的工作人员能及时发现即将发生的事故，并防患于未然。
带式输送机的输送带在整个输送机成本里占相当大的比重。为了减少更换和维修输送带的费用，必须重视对操作人员和维修人员进行输送带的运行和维修知识的培训。表l—40列出了大量的有关输送带发生操作问题的原因及处理办法。
表1-40 带式输送机发生故障的原因及消除方法
故 障 内 容
原因(按可能发生的顺序排列)
输送带在尾部滚筒处跑偏
715141721
整条输送带在全线跑偏
26171521416
输送带的一部分在全线跑偏
2111
输送带在头部滚筒处跑偏
15222116
输送带全长都在一些特定的托辊处跑到一边
151621
输送带打滑
197211422
输送带起动打滑
1972210
输送带拉伸过大
131021698
输送带在带扣处或带扣后裂口；带扣拉松
22313222010
硫化接头剥离
1323102029
过度磨损，包括撕裂、凿拾、破坏和撕破
1225172185
下覆盖胶过度磨损
21145192022
边部过度磨损、破边
264178121
覆盖胶局部鼓起或起条纹
8
输送带变硬或裂纹
8232218
覆盖胶呈细裂纹或变脆
818
上部覆盖胶纵向起沟或者裂纹
27142112
下覆盖胶纵向起沟或者裂纹
142122
层间剥离
13231183
1—输送带弯曲——避免把输送带卷成塔形或贮存在潮湿的地方。一条新的输送带在接入后应平直，否则就应更换。
2—输送带拼接不正确或者卡子不当——使用正确的卡于，在运转一个短时间后再卡紧一次。假如拼接不正确，就要除去输送带的接头，再做一个新接头。建立定期的检查制度。
3—输送带速度太快—降低输送带速度。
4—输送带在一边扭歪——接入新的输送带。如果输送带接入不正确或不是新带，就要除去扭歪部分，并接入一段新的输送带，
5—条状缓冲衬层遗漏或不当——不能使用时，装上带有适当的条状缓冲衬层的输送带。
6—配重太重——重新计算需要的重量并相应调整配重，把弦紧力减少至打滑点，然后再稍许拉紧。
7—配重太轻——重新计算所需重量并相应调节配重或螺旋张紧装置。
8—由于磨损、酸、化学物、热、霉、油而损坏——采用为特殊条件使用的输送带。磨损性物料磨破或者磨入织物层时，用冷补或永久性修补。用金属卡子或者用阶梯式硫化接头代替。封闭输送带作业线以防雨雪或太阳、不要过量地润滑托辊。
9—双滚筒传动速度不同——进行必要的调整。
10—输送带传递能力不足——重新计算输送带最大张力和选择正确的输送带。假如系统延伸得过长，应考虑采用具有运转站的两段系统。假如带芯刚度很差，不足以支承负荷而不能正常工作时，应更换具有适当挠性的轮送带。
11—输送带边部磨损或破裂——修复输送带边部，除去磨损厉害的或者不正的部分并拼接一块新的输送带边部。
12—在输送带上或者卡子处物料的冲击过大——用正确设计的溜槽和防护板；采用硫化接头：安装缓冲托辊；在可能的地方先加入细料。在导料槽下部夹物料的地方，调节导料技到最小间隙或装设弹性托辊以保持输送带靠紧在导料槽上。
13—张力过大——重新计算并调整张力。在推荐的范围内使用硫化接头。
14—托辊不转——使托辊转动，加润滑油，改进维护4不要加过量润滑油)。
15—托辊或滚筒与输送机中心线斜歪——重新定线。为了安全，要安装限位开关。
16—托辊设置不当——重新设置托辊，或者按一定间距插人补充的托辊来支承输送带。
17—加料不当、撒料——根据输送带运行的方向及带速在输送带的中心给料。用给料机、溜槽和导料槽控制物料流动。
18—保存或装卸不当——参照制造商关于保存和装卸的说明。
19—在输送带和接筒之间摩擦力不够——用增面滚筒增加包角，驱动滚筒加护面，如在潮湿的条件下，使用带槽的护面滚简。为了安全起见，装设合适的消扫装置，查看上面第七条。
20—物料进人输送带与滚筒之间——使用适当的导料槽，清除堆积物；改善维护工作。
21—物料积垢——清除堆积物；安装清扫装置、刮板和倒“v”字形益板0。改善看管工作。
22—该简的护面磨损——更换磨损的滚筒护面。在潮湿情况下。使用带槽的护面。拧紧松了的或突起的螺订。
23—滚筒太小—采用较大直径的滚筒。
24—竖向凸弧曲线半径太小——在竖直方向重新排列托辊以增大竖向曲线半径，从而防止输送带边部张力过大。
25—相对加料速度过高或过低——调整溜槽或者改正输送带速度。并考虑使用缓冲托辊。
26—给料偏斜——在输送带的中心按输送带的运行方向给料。
27—导料槽设置不当——安装导料槽时应保证它们不磨损输送带。
在一台输送机试机投产之前，应详细地检查这台输送机及其部件，这种做法是值得推荐。进行精确检查后，才能运转。在检查和试运转的过程中，应该校核所有的机械部件的对中情况及输送带运行在重载段和空载段托辊上的对中情况。请参见输送机的安装中有关输送带和托辊对中的部分。
检查时应确保在开机时没有可能擦伤、撕裂或割破输送带的建筑材料、工具或者突起的零件。溜槽、导料槽安装应保证不磨损输送带。导料槽上的橡胶边板应调整得使它们只是轻轻地触及到输送带表面。检查输送带的刮板清扫器，如果需要，要进行最后调整。
输送带局部破损可以采用硫化法修补，如因硫化法修补时间太长，或者局部破损面积不大，可以在裂缝中临时打上板卡进行修补。
如胶带需要更换时。可以利用“脱皮法”(见图1-41)。这种方法是在尾部滚筒后面，用3个直径8mm的铆钉把新输送带的一端铆在旧带的上段，开动机头，利用旧的输送带将新带向上牵引，当新带已经绕行一周并通过尾部滚筒后停机，即可将新带与旧带分开(这时将旧带的空载段割断，顺次将其往边上翻)。
三、带式输送机的安装
带式输送机的安装一般按下列几个阶段进行。
1)安装带式输送机的机架机架的安装是从头架开始的，然后顺次安装各节中间架，最后装设尾架。
在安装机架之前，首先要在输送机的全长上拉引中心线，因保持输送机的中心线在一直线上是输送带正常运行的重要条件，所以在安装各节机架时，必须对准中心线，同时也要招架子找平，机架对中心线的允许误差，每米机长为±0.1mm。但在输送机全长上对机架中心的误差不得超过35mm。
当全部单节安设并找准之后，可将各单节连接起来。
2)安装驱动装置
安装驱动装置时，必须注意使带式输送机的传动轴与带式输送机的中心线垂直，使驱动滚筒的宽度的中央与输送机的中心线重合，减速器的轴线与传动轴线平行。同时，所有轴和滚筒都应找平。轴的水平误差，根据输送机的宽窄，允许在0.5—1.5mm的范围内。
在安装驱动装置的同时，可以安装尾轮等拉紧装置，拉紧装置的滚筒轴线，应与带式输送机的中心线垂直。
3)安装托辊
在机架、传动装置和拉紧装置安装之后，可以安装上下托辊的托辊架，使输送带具有缓慢变向的弯弧，弯转段的托滚架间距为正常托辊架间距的1/2～1/3。托辊安装后，应使其回转灵活轻快。
4)带式输送机的最后找准
为保证输送带始终在托辊和滚筒的中心线上运行，安装托辊、机架和滚筒时，必须满足
下列要求：
(1)所有托辊必须排成行、互相平行，并保持横向水平。
(2)所有的滚筒排成行，互相平行。
(3)支承结构架必须呈直线，而且保持横向水平。
为此，在驱动滚筒及托辊架安装以后，应该对输送机的中心线和水平作最后找正。然后将机架固定在基础或楼板上。
带式输送机固定以后，可装设给料和卸料装置。
5)挂设输送带
挂设输送带时，先将输送带带条铺在空载段的托辊上，围抱驱动滚筒之后，再敷在重载段的托辊上。挂设带条可使用0.5—1.5t的手摇绞车。
在拉紧带条进行连接时，应将拉紧装置的滚筒移到极限位置，对小车及螺旋式拉紧装置要向传动装置方向拉移；而垂直式捡紧装置要使滚筒移到最上方。在拉紧输送带以前，应安装好减速器和电动机，倾斜式输送机要装好制动装置。
带式输送机安装后，需要进行空转试机。在空转试机中?要注意输送带运行中有无跑偏现象、驱动部分的运转温度、托辊运转中的活动情况、请扫装置和导料板与输送带表面的接触严密程度等，同时要进行必要的调整，各部件都正常后才可以进行带负载运转试机。如果采用螺旋式拉紧装置，在带负荷运转试机时，还要对其松紧度再进行一次调整。
大功率带式输送机 篇3
煤矿井下带式输送机采用多电动机驱动时,由于相同规格的驱动电动机其实际机械特性存在差异,各驱动滚筒的实际直径存在偏差,再加上安装时的误差率、输送带伸长率及其他环境因素的影响,会造成各电动机输出功率不平衡,即电动机负荷分配不均,严重危害带式输送机的安全运行,影响煤矿安全生产[1]。
调节带式输送机功率平衡的常用驱动装置有变频调速驱动装置、CST驱动装置、调速型液力偶合器驱动装置和液体黏性软启动装置等[2],其中液体黏性软启动装置成本低、易于维护、传递效率高,满足煤矿对带式输送机驱动装置高性价比的要求。针对采用液体黏性软启动装置的多机驱动带式输送机,本文提出了一种将电流预测算法和比例微分(Proportional Derivative,PD)控制算法相结合的功率平衡控制方法,根据各电动机之间的预测电流偏差,对液体黏性软启动装置所配用的控制泵给定频率进行PD控制,进而动态调节各电动机电流,实现多电动机驱动的带式输送机在启动过程中的功率平衡。
1 液体黏性软启动装置工作原理
液体黏性软启动装置根据牛顿内摩擦定律,利用液体的黏性,通过油膜的剪切作用来传递动力,其主要由主、从动摩擦片,控制油缸,弹簧,壳体及密封件等组成。当主动轴带动主动摩擦片旋转时,摩擦片之间的黏性流体形成油膜带动从动摩擦片旋转[3]。由油膜剪切理论可知,液体黏性软启动装置的输出转矩为
式中:μ为油膜的动力黏度,Pa·s;n为油膜数;h为油膜厚度,m;ω1为主动摩擦片的角速度,rad/s;ω2为从动摩擦片的角速度,rad/s;R1为主、从动摩擦片的接触面内径,m;R2为主、从动摩擦片的接触面外径,m;i为主、从动摩擦片的角速度比,。
由式(1)可知,对于确定的液体黏性软启动装置,μ,n,R1,R2均为定值,液体黏性软启动装置的输出转矩与主、从动摩擦片的角速度差呈正比,与油膜厚度呈反比。因此,可通过控制油缸内油压大小来调节主、从动摩擦片之间的油膜厚度,进而改变从动轴输出转矩和转速的大小,实现带式输送机的平稳启动及速度调节[4]。
2 功率平衡控制原理
功率平衡控制原理如图1所示。控制器接收到上位机发送的启动命令后,输出模拟量信号作为变频器的给定频率输入信号,同时变频器将其输出频率反馈至控制器。变频器驱动控制泵给定频率逐步增加,而控制泵油压与其频率呈正比,因此控制泵油压同步增加,同时将油压信号反馈至控制器。液体黏性软启动装置中主、从动摩擦片之间的油膜厚度与控制泵油压呈反比,随着控制泵油压的增大,油膜厚度减小,液体黏性软启动装置输出转矩变大,电动机输出功率增加,电动机输出转矩通过液体黏性软启动装置传递到驱动滚筒,从而拖动带式输送机启动运行。
由于电动机输出功率与电动机电流呈正比,可将各电动机电流作为功率平衡调节的依据。电动机的功率平衡度通过各电动机间的电流差来体现。控制器预先设定功率平衡度阈值,即各电动机电流差的阈值。带式输送机在启动过程中,电动机电流反馈至控制器,当各电动机电流差大于设定的阈值时,控制器根据电流差大小调节对应电动机的控制泵给定频率,以改变电动机电流,进而改变电动机输出功率,实现各电动机之间的功率平衡。
3 功率平衡控制方法
多机驱动的带式输送机功率平衡控制,就是根据电动机反馈的电流来调节控制泵给定频率。然而控制泵油压的调节与反馈,主、从动摩擦片之间的油膜厚度改变等环节具有滞后性与非线性的特性,影响功率平衡控制的稳定与可靠。本文将电流预测算法和PD控制算法相结合,对电动机输出功率进行快速、准确控制,实现多电动机间的功率平衡。
3.1 电流预测算法
已知采样点x0—x3及其对应的电动机电流采样值f(x0)—f(x3),采用T/2预测算法(T为采样周期)[5]预测采样点xi的电动机电流f(xi),如图2所示。
由四阶牛顿插值公式可得
式中:f[x0,x1]为一阶差商,
由于x3-x2=x2-x1=x1-x0=T,根据式(2)可得
由此,控制器可根据已知采样点的电流计算出下半个周期的电动机电流预测值。
3.2 PD控制算法
PD控制算法能预测误差变化的趋势,避免被控量的严重超调,改善调节过程中的动态特性[6]。因此,本文采用PD控制算法调节控制泵给定频率。
PD控制算法微分方程为
式中:u(t)为PD控制输出量;KP为比例系数;e(t)为PD控制输入量;TD为微分时间常数;t为时间。
通过离散化,可推导出增量式PD控制算法差分方程:
式中:Δu(k)为PD控制输出量的增量;e(k),e(k-1),e(k-2)分别为PD控制在k,k-1,k-2采样时刻的输入量;KD为微分系数。
当2台电动机电流差超出阈值时,电流较大的电动机对应的控制泵给定频率调整公式如下:
式中:f(k),f(k-1)分别为控制泵在k,k-1采样时刻的给定频率。
4 实际应用
在川煤集团广能公司绿水洞煤矿主平硐5.6km长带式输送机上对本文控制方法进行验证。带式输送机由4台250kW电动机及相应的4台液体黏性软启动装置驱动,如图3所示。设采样周期为1s,电动机电流差阈值为5A,KP=0.2,KD=0.05。当控制泵给定频率小于25Hz时,控制泵给定频率以2 Hz/s自增;当控制泵给定频率大于等于25Hz且小于40 Hz时,若任意2台电动机预测电流偏差小于阈值,控制泵给定频率以0.2 Hz/s自增,若任意2台电动机预测电流偏差大于阈值,则电流较大的电动机对应的控制泵给定频率以PD控制算法计算出的|Δu(k)|逐秒减小;当控制泵给定频率大于等于40Hz且小于50 Hz时,控制泵给定频率以1Hz/s自增。
空载和重载启动时4台电动机电流及控制泵给定频率曲线分别如图4、图5所示。从图4可看出,1号电动机电流在启动后快速增大,超出阈值,1号控制泵给定频率减小从而调节1 号电动机电流减小;当3 号控制泵给定频率增大至31 Hz左右时,3号电动机电流猛增,此时1 号电动机电流骤降,3号控制泵给定频率开始减小,3号电动机电流迅速减小;直到3号控制泵给定频率重新上升从而调节3号电动机电流与其他3台电动机电流接近时,4台控制泵给定频率开始同步增加,直至到达工频。从图5可看出,由于重载启动惯性更大,在启动过程中3号电动机电流有2次较大的波动,启动时间也比空载时延长了42s,但本文控制方法依然起到了有效的调节作用,启动完成时4台电动机电流趋于一致,有效控制了4 台电动机在启动过程中的功率平衡。
5 结语
在采用液体黏性软启动装置的多机驱动带式输送机启动过程中,利用电流预测算法及PD控制算法将各电动机电流差控制在一定范围内,平衡各电动机的输出功率,保证了多机驱动带式输送机的平稳启动和功率平衡,满足煤矿对带式输送机启动及运行经济性、高效性的需求。
参考文献
[1]杨光辉,安琪.多机驱动带式输送机功率平衡模糊控制方法[J].工矿自动化,2014,40(3):69-73.
[2]余发山,韩超超,田西方,等.带式输送机多机变频驱动功率平衡控制研究[J].工矿自动化,2013,39(3):69-73.
[3]杨继周,李文国,赵中华.带式输送机液粘软启动装置的分析[J].中州煤炭,2007(6):29-30.
[4]郭春林.带式输送机多机驱动功率平衡调整原理的研究[J].煤矿机械,2009,30(10):33-34.
[5]欧阳名三,莫丽红.采用参数预测及模糊控制的胶带多机驱动功率平衡的研究[J].煤炭学报,2005,30(2):255-258.
大功率带式输送机 篇4
国内现有的煤矿大功率带式输送机驱动方式基本上都采用限矩型或调速型液力偶合器、液体粘性软起动装置、可控起动传动装置 (CST) 、电机软起动器及变频器等。随着煤炭资源的减少, 许多煤矿的开采条件也是越来越复杂, 面临着井深地压高软岩等困难, 这就对煤矿的带式输送机的运行带来许多困难, 如何在复杂的地质条件下选择一种比较科学合理的带式输送机驱动方式就显得优为重要, 对于以上几种带式输送机的驱动方式, 他们各有各的优点及缺点, 具体分析如下:
1 各种驱动方式的特点
1.1 限矩型或调速型液力偶合器
液力偶合器是我们使用最多的启动装置之一, 其特点是结构紧凑, 尺寸较小, 维护、检修、保养方便简单, 能较好地消除冲击和振动;调速型液力偶合器使用的是油介质, 而且油管多、油路复杂, 尺寸较大, 我们使用的较少。
1.2 液体粘性软起动装置
液体粘性软起动装置是利用液体的粘性即油膜剪切力来传递扭矩的, 其特点是:能够使大功率电动机空载起动, 解决了带式输送机的重载起车问题。具有过载保护及功率平衡调节功能, 但是不能频繁开启, 装置外形尺寸大, 并有液压泵站等附属装置, 所需的安装峒室面积大。
1.3 可控起动传动装置 (CST)
可控起动传输 (CST) 是用于大惯性负载平滑起动的多级减速齿轮装置, 其特点是电机可以空载起动, 起动曲线可调, 可降低皮带机的应力作用, 容许临时离线处理 (停止) 某台CST的运行。但是CST系统投资大, 配件价格昂贵, 油路复杂, 出现故障难以查找, 外形尺寸大, 并有液压泵站、冷却风机等附属设施, 致使所需的安装峒室面积很大。
1.4 电机软起动器
电机软起动器主要由串接于电源与被控电动机之间的三对反并联晶闸管构成调压电路, 软起动器串接在电机定子的三相电路中, 以单片机为控制核心。其特点是软起动性能较好, 起动时间可以调节;结构比较简单, 可靠性高, 投资少, 可使胶带机驱动装置的外形尺寸减小。但是不具备调速功能, 只能全速运行, 在多电机系统中无法调节各电机的电流, 不能实现功率平衡。
1.5 变频器
变频器的控制原理是采用PWM脉冲宽度调制技术和矢量控制技术, 通过改变控制器输出的电压和频率, 使电动机的输出转矩和电压的平方成正比地增加, 从而改善电动机的输出转矩。使用“矢量控制”, 可以使电动机在低速时的输出转矩达到额定转矩。
其特点是: (1) 软起动性能好, 起动时间可以调节。 (2) 起动转矩很大, 可以实现胶带输送机重载时的顺利起动。 (3) 调速范围宽, 可实现无级调速。 (4) 节能效果好, 可以根据胶带运量情况, 随时调整胶带机的运行速度。 (5) 外形尺寸小, 电机与减速机直联, 极大地减小了胶带机驱动装置的外形尺寸。 (6) 具备工频应急起动功能, 提高了带式输送机的可靠性。 (7) 在多电机系统中可以调整各电机的电流大小, 实现各电机功率平衡。 (8) 安装方便、维护量小且操作简单。但是会产生谐波, 对电网有一定的污染。
2 现场应用
山东唐口煤业有限公司矿井开采水平为-990m, 采深在1000m左右, 地压显现明显, 煤层顶底板岩性软, 岩石是非均质、非连续的岩体, 强度低且有不同程度的遇水膨胀性。有的裂隙发育, 容易产生扩容, 一些较硬的岩石在埋深>800m或地应力较强的情况下, 发生蠕变和大的变形, 发生松散、膨胀、碎裂、强度降低的现象。巷道开挖后, 变形迅速, 变形量很大, 最大变形可以超过1000mm。
矿井自2005年建成投产以来在带式输送机的驱动方式选择上经历了许多挫折, 投产初期工作面顺槽带式输送机选用的是液体粘性软起动装置, 选用的胶带机型号是DSJ120/135/3X315, 选用的液体粘性软起动器型号为YNRQD450/1500, 配套电机3X315k W, 电压10k V。该型号带式输送机我们在七个工作面安装使用过, 每个工作面回采时间大概6-8个月, 第一个回采工作面安装使用时因是首采工作面, 地压显现不明显, 没有曝露出来该带式输送机的缺点。到第二个回采工作面安装使用时就给正常的生产带来了很多困难, 因底板变形多次调整带式输送机的驱动装置。最严重的事故是发生在2302回采工作面, 因底板变形将涨紧装置的基础给拉了出来, 造成工作面停产二天进行抢修。从2302工作面开始将带式输送机的驱动峒室基础进一步加固, 将反底拱支护的U型梁改为U29, 同时增设底锚。但确实因峒室的断面过大, 效果不太好, 工作面回采过程中仍需要不断对带式输送机的驱动装置进行调整并找平找正。
矿井西部带式输送机最初选型是DTL140/3X450型, 选用CST630KS型可控起动传输装置, 配套电机为YB560S2-4型, 3X450k W, 电压10k V, 该带式输送机担负矿井西部的运输任务, 年运输量为260万吨左右。该带式输送机于2007年8月份安装完并投入使用, 因矿井为软岩高地压地质条件, 由于胶带驱动峒室横断面大, 巷道及峒室极易变形, 到2008年6月份胶带驱动峒室及设备基础已发生明显变形, 后多次扩修驱动峒室仍未解决问题。
胶带机驱动峒室尺寸图如图1:
3 现场问题解决
最后经多次调研及研究决定在带式输送机的中部重新掘彻胶带驱动峒室及基础, 采用变频调速驱动方式。在设备布置时充分利用变频调速设备的优点, 将设备峒室小型化及分散化, 优化设备峒室的受力特性, 采用变频调速器后设备布置峒室如图2:
2010年5月份重新安装了四台ZJT-400/1140BP型隔爆兼本安变频调速装置, 采用四台YB2-355M2-4型电机驱动, 单机额定功率250k W, 额定电流146.9A (1140k V) , 该系统起动时间设定为90S, 最大起动转矩可达到200%, 无论负荷大小均可实现平稳起动, 重载平稳起动效果明显, 并可轻松实现验带功能, 尤其是延长托辊及滚筒的寿命, 同时可根据带式输送机煤量大小来调整胶带运行速度。
从投入运行到现在带式输送机的驱动峒室及驱动基础未发生任何变化, 设备也基本上未发生故障, 主要原因是:
(1) 电机与减速机采用直联方式, 极大地减小了驱动峒室的横断面积, 提高了驱动峒室抵抗变形开裂的能力。
(2) 控制装置与驱动装置布置方式更灵活, 使峒室布局更科学合理, 受力更均匀, 提高了驱动峒室抵抗变形开裂的能力。
4 结语
从现场应用来看, 采用隔爆变频器一方面将大大提高皮带机的可靠性, 降低机械系统损耗, 减少运输系统的维护量, 且节能明显。另一方面能减小设备基础及胶带驱动峒室的断面积, 减少开拓工程量, 设备峒室布置更科学、灵活、合理, 提高设备基础及驱动峒室抵抗开裂变形的能力, 特别适用于高地压软岩地质条件下的矿井。
参考文献
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大功率带式输送机 篇5
在实际生产过程中, 随着煤矿生产机械化程度的提高, 带式输送机也在不断地改进与发展, 其运距越来越长, 单条带式输送机的装机功率越来越大, 驱动电动机也由单电动机驱动发展到多电动机驱动, 由集中驱动方式发展到多点驱动方式。对于大功率的带式输送机通常采用相同性能参数的鼠笼型异步电动机、多滚筒驱动, 可以减小胶带强度、降低电网峰值, 有利于设备小型化及降低设备成本。
异步电动机的动力性能不能满足带式输送机的生产性能要求, 需要通过传动机构来实现它们之间合理的性能匹配。对于多机驱动的带式输送机, 为防止因电动机严重偏载而导致设备损坏, 比如烧毁电动机或加大对输送带的冲击力, 从而影响生产, 必须关注多机间的功率平衡问题。带式输送机的软启动及功率的平衡调节有多种手段, 通过使用安全性液力耦合器、调速型液力耦合器、液体黏性传动装置和变频驱动技术均可实现性能匹配及负载平衡。本文将对利用液体黏性传动装置实现多机驱动带式输送机的功率平衡问题展开讨论[1,2]。
1 液体黏性传动装置的工作原理
液体黏性传动装置内部交叉布置着主动摩擦片和从动摩擦片, 主动摩擦片安装在主动轴上, 与电动机相连;从动摩擦片安装在从动轴上, 与负载相连。装置根据牛顿内摩擦定律, 利用液体的黏性, 通过油膜剪切力来传递动力。改变装置中的加压活塞可以调节装置的控制油压, 改变主、从动摩擦片间的油膜间隙可以调节输出转矩, 从而实现对电动机输出功率的调节。该装置可以对带式输送机起到软启动的作用, 以减小重载启动时对电气和机械装置的冲击。液体黏性传动装置结构如图1所示[3]。
1-输入轴;2-控制油;3-润滑油;4-输出轴;5-油箱;6-从动摩擦片;7-主动摩擦片;8-加压活塞
当电动机带动主动摩擦片以ω1转动时, 在两摩擦片间的液体剪切力作用下, 扭矩由主动摩擦片传至从动摩擦片, 使从动摩擦片带动负载以ω2转动, 由油膜剪切理论可知, 其传递的扭矩M为
式中:μ为油的动力黏度, Pa·s;n为圆盘油膜数;r2为圆盘油膜外半径, m;r1为圆盘油膜内半径, m;h为油膜厚度, m;i为从、主动轴之间的传动比, 。
液体黏性传动装置的液压伺服控制系统由2个部分组成, 一个是液压控制系统, 其主要作用是调节油膜厚度, 从而调节输出速度与转矩;另一个是润滑冷却系统, 其主要作用是保证主、从动摩擦片间润滑以形成油膜来产生剪切扭矩和释放由于摩擦片滑差而产生的热量。其原理如图2所示。
1、7-粗滤油器;2-润滑泵;3-润滑泵电动机;4、10-单向阀;5、12、13-压力表;6-油箱;8-控制泵;9-控制泵电动机;11-精滤油器;14-电液比例阀;15-溢流阀
2 功率平衡调节的基本原理
电动机功率P=3UIcosθ, 因各电动机在额定负载范围内运行时采用同一电压供电, 且功率因数也近似相等, 所以电动机的功率P正比于电流I, 可将各电动机的工作电流作为功率平衡调节的依据。如果每台电动机的工作电流相等, 则实现了电动机的功率平衡。
多机驱动带式输送机功率平衡问题主要采用以下方法解决:通过改变液体黏性传动装置所配用的液压伺服控制系统中各个电液比例阀中电流的大小, 使液体黏性传动装置中的控制油压改变, 以改变主、从动摩擦片间的油膜厚度, 调节各电动机的负荷大小, 从而改变电动机的电流, 以使多台电动机功率趋于一致或相差在允许的范围内。
液体黏性传动装置一般应用于上运带式输送机, 其驱动电动机工作于电动状态。异步电动机的机械特性曲线如图3所示。
ω-电动机的角速度;T-电动机输出力矩;ω0-同步角速度;ωN-额定角速度;TN-额定转矩;Tst-启动转矩;Tmax-最大转矩
由于三相异步电动机在额定工作点附近特性较硬, 故可将HP段近似看作斜直线。电动机的同步角速度ω0、额定角速度ωN和额定转矩TN可由电动机铭牌得出。
电动机的特性方程为
根据液体黏性传动装置的工作原理可知, 在调节功率平衡时, 式 (1) 中的ω、h、M均为变量。所以要将式 (2) 与之联立[4]。
对于确定的电动机、液体黏性传动装置和工作介质来说, n、μ、ωN、ω0、TN、r2、r1均为定值, 令 , 有
在液体黏性传动装置中, 当油膜所传递的力矩为电动机工作时的输出力矩 (即M=T) 时, 计算得
在多机驱动带式输送机的功率平衡调节过程中, 为避免因功率平衡的调节而导致的带速降低问题, 可将一台液体黏性传动装置处于结合工况, 也就是直接传动状态。此时的传动比i在调节前后是不变的, T就成了油膜厚度h的单值函数。油膜厚度的改变会使液体黏性传动装置所传递的扭矩变化, 进而改变电动机的负载大小, 这样就改变了电动机的输出功率大小[5]。
3 实现功率平衡调节的电控系统
电控系统是以驱动电动机同时刻总电流的平均值为基准来进行调节的。在对该参数进行处理时, 各电动机的负载电流经电流变送器变换为电压信号, 然后再将变送过来的电压信号取平均值。电控系统原理如图4所示。
V1-1号电动机电压值;V2-2号电动机电压值;Vp-1号电动机与2号电动机的电压平均值
带式输送机启动完毕, 油膜厚度为零后再度进行调节。控制油压调节的范围在硬件上设定在某区间内, 每台电动机的功率大小的调节也只能在该范围内进行。在PLC程序中将所有驱动电动机电流相加取其平均值, 然后每台电动机电流与平均值相比较, 超过或低于规定值时, 驱动输出口 (即电液比例阀) 作间歇式 (开10 ms, 停10 ms) 的加压或减压, 直到各电动机功率达到平衡为止。各电动机功率不平衡值在5%以内即认为功率平衡。基于PLC的功率平衡调节框图如图5所示[1]。
4 结语
应用液体黏性传动装置可以满足带式输送机软启动和功率平衡的生产要求。基于电流控制法对带式输送机进行功率平衡调节已经在现场应用, 效果良好, 不仅能满足输送带的启动及功率平衡的要求, 还便于安装维护, 经济适用。
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浅谈带式输送机打滑 篇6
1 带传动的受力分析
带以一定的初拉力F0紧套在轮上, 使带与带轮的接触面上产生正压力。工作前, 带上下两边拉力相等, 均等于初拉力F0 (如图a) 。工作时, 由于带与带轮接触面间摩擦力的作用, 使带两边的拉力发生变化, 即绕入主动轮的一边被拉紧, 拉力由F0增大到F1, 称为紧边;绕入从动轮的一边被放松, 拉力由F0减小到F2, 称为松边。
设皮带的总长度不变, 则紧边拉力的增加量F1-F0应等松边拉力减少量F0-F2, F0=F1+F2/2。两边拉力差称为带传动的有效拉力F即所传递的圆周力F=F1-F2。
若带所传递的圆周力超过带与小带轮接触面间的极限摩擦力 (摩擦力的总和ΣF) 时, 带就会沿着轮面发生全面滑动。
2 带的不打滑条件
现以平带为例, 带在带轮上即将打滑或摩擦力达到极限值 (ΣF) 时, 紧边拉力F1与松边拉力F2之间的关系可用欧拉公式表示, 即F1/F2=efa。
紧边拉力F1与松边拉力F2之比值, 取决于摩擦系数f和包角a, 为提高带传动的工作能力, 应从增大摩擦系数和包角方面考虑。
3 预防胶带机打滑
给带式输送机安装一套运行监控器, 实时检测运行速度, 运行监控器是由微处理器控制并带有读写存储器和只读存储器的速度分析仪器, 当接通电源时设定指令将被恢复。
根据设定的选择, 仪器等待直到信号脉冲或当电源接通及重置时, 自动进行时间延迟, 时间延迟在启动或重置时阻止仪器提示错误, 以速度脉冲达到稳定状态。在启动延迟后, 任何速度脉冲的波动都会导致报警延迟, 连续不断的监测速度脉冲速率与报警设定点相比较, 并设定报警延迟。当速度脉冲频率波动时, 报警延迟启动, 设定时, 选择报警延迟, 根据实际情况而定时间长短, 应试几次。报警被设定后, 报警监测将持续到电源中断, 电源接到外部远程重置信号或阻断控制, 它将导致报警超过160ms。如果在设定时选择阻断控制, 则将导致报警阻断。
4 应用情况
带式输送机张紧力学分析 篇7
随着可伸缩带式输送机在生产中得到了广泛的应用, 其长度及运量也逐步增加, 胶带机的运行阻力、启动惯性也大幅提升, 因此胶带机张紧装置的选型及控制将面临更大的挑战, 因此从带传动理论力学上分析胶带机张紧, 才能使其得到更加合理的应用。下文将对胶带输送机启动过程的力学进行分析。
2 输送带的力学特性
在整个带式输送机系统中, 输送带扮演着关键角色。首先, 从经济的角度看, 大约整个系统一半的费用会花费在输送带上。再从功能的角度看, 整个输送带既是承载体, 又是传动体。在运行过程中, 各种不同性质、不同大小的负荷加载到输送带上, 其应力状态难以想象的复杂。因此, 对输送带力学特性的研究也成为该系统建模不可或缺的一部分。输送带种类繁多, 在实际的项目中, 输送带主要分为织物芯输送带和钢丝绳芯输送带两大类。不论是何种材质的输送带, 他们本质上都是由输送带母体和纵向的承载芯质物粘合而成的复合体。织物芯输送带主要是由带芯材料和橡胶复合而成;而钢丝绳芯输送带主要是由钢丝绳和橡胶组成的。目前, 对于长运距、高速度、大运量的带式输送机系统主要还是采用钢丝绳芯输送带, 当它受到外部作用力时, 不仅具有钢丝绳的弹性, 而且还能呈现出橡胶的非线性, 这种复杂的力学特性称之为粘弹性。所以, 在建立带式输送机系统的数学模型并对其进行动态特性的分析之前, 必须对输送带的动力学模型进行研究分析。如果输送带的粘弹性力学模型不能准确的建立, 很难保证在其基础上进一步所建的带式输送机系统的模型能很好地反映实际的运行情况, 也不能确定是否能对其进行准确、可靠的系统分析。
带式输送机发展的方向是长距离、重负荷、高带速, 在此背景下, 带式输送机启动过程的动张力问题成为一项值得研究的课题。为了保证带式输送机平稳启动、安全运行, 有必要对系统启动过程进行计算分析。
3 胶带机张力计算分析
3.1 基本参数
3.2 圆周驱动力计算
式中C:与输送机长度有关的系数
(1) 主要阻力FH (重段+空段)
f:模拟摩檫系数, 由《DTⅡ手册》表3-6, 取f=0.02
(2) 主要特种阻力FS1:包括托辊前倾阻力和导料槽栏板的摩擦阻力。
(3) 附加特种阻力FS2:包括输送带清扫器摩擦阻力和犁式卸料器摩擦阻力。
(4) 倾斜阻力FSt:是胶带机向上提升时卸载点与上料点的高度差产生的阻力, FSt=qg*g*H:H
3.3 胶带机绕带及各点张力示意图 (图1)
3.4 胶带机张紧力计算
(1) 最小张力
输送机正常运行, 需要合适的张紧力才能为输带和滚筒提供足够的摩擦力, 从而使输送带在启动加速以及运行时不会出现打滑现象, 张尽力越大为驱动滚筒和带面提供的摩擦力就越大, 但是张力太大需要提高输送带的强度、提高整机运行阻力、提高张紧冲击力, 因此会造成整机设计浪费及安全隐患, 因此如何确定输送带的最小张紧力成为输送机设计的关键。由上图可看出, 张力分离点S6是胶带机最小张力点, S6点张力的大小决定了胶带机是否有足够的摩擦力。
输送带不打滑条件公式:
以双滚筒传动为例, 其围包角通常设计角度为α1=α2=210°摩擦系数在煤矿条件下通常取值μ=0.30, 因此可计算出eμ (α1+α2) =9.01, 胶带机布置简图S6点为最小张力点。
FUmax是胶带机的圆周驱动力, 以综采顺槽胶带机为例, 输送长度L=3000m, 带宽B=1.4m, 运量Q=3000t, 带速4m/s, 提升高度H=20M, 通过以上参数及查参数表可计算出, 其圆周驱动力FUmax可达250KN以上。
(2) 胶带下垂度校核
为了限制输送带在两组托辊之间的下垂度, 作用在输送带上任意一点的最小张力Fmin, 需要下垂度校验:
承载分支Fmin≥a0 (qB+qG) g/8×i注:qB为每米输送带质量, qG为每米货物重量, i为下垂系数通常取值0.01
∴Fmin≥1.5× (27+208) ×9.81/0.08=43181N>31.3K
由此可知, 最小张力点F6min在满足不打滑条件的情况下不能满足承载分支下垂度要求。
综上可知:F6min在满足不打滑条件的情况下, 承载分支不能满足下垂度要求, 而回程分支能满足胶带下垂度要求, 故需重新选取F6min=43181 (N)
也就是说通过张紧绞车对皮带机实施的张紧力, 传递到S6点时的张力应至少在31.3KN以上才可保证滚筒与带面不发生打滑现象, 同时为了满足下垂条件其胶带机的最小张力值提升到43KN (启动张力需要乘启动系数) 但煤矿在用顺槽胶带机通常情况下张力值已经设置在45KN以上却依然出现打滑现象, 产生此情况的原因较多, 将在下文进行分析。
4 胶带的张紧力动态分析
静态计算设计中通常将胶带作为一个刚性结构进行研究, 这显然不是一个正确的方向。因为胶带的主要材料是橡胶钢丝绳芯或织物内芯构成, 在其承受外力的时候, 呈现为负责的动力特性, 即其应变的情形不但与加载的力有关, 而且与应力作用的时间、频率、外界温度、材料性质有关系。因为在不同的工况和温度条件下, 橡胶本身存在着多变性。具体表现为以下几点:
(1) 应力的非线性在运行中, 胶带受到的是缓慢的作用拉力, 拉力和变形不完全符合虎克定律, 而是出现一种非线性的状态, 因此在研究中发现胶带的弹性模量不是一个固定的数值, 而是一个应力函数。
(2) 运动滞后性当胶带输送机运行时, 给胶带外加作用力或减少作用力的时候, 胶带的应力和应力变化曲线是不重合的, 从理论上看这是一种粘弹特性的体现, 实际上看就是一种对驱动反应滞后的情况。即输送机的电机给出调整信号的时候, 胶带的反应是相对滞后的。
(3) 胶带蠕变胶带的蠕变性质主要是指胶带在承受作用力相对稳定的时候, 其变形量由时间决定。实际就是在胶带运输载荷不变的情况下, 随着运输时间的增加, 胶带仍会产生一定量的变形, 这种变形缓慢的趋向一个定值。
(4) 胶带的松弛在工作中, 胶带被施加一个常态的应变力时, 皮带的拉伸应力会随着时间的增加而逐渐减小, 最后趋于一个定值。
(5) 胶带的动态性质皮带在工作的过程中, 在拉力的作用下会产生形变, 而这种形变不仅与施加的压力有关, 还会受到作用时间和变化频率的影响。因此是一种动态化的改变过程, 会在某个时间段相对稳定, 但随后将继续变化。
通过以上几点分析, 可以判断出胶带机在启动-运行-停止三种状态下皮带的动态特性会有明显的不同, 动态分析如下:
启动时, 张紧装置先进行预张紧, 使胶带机最小张力点张力达到额定值后启动胶带机, 由 (图2) 可知当胶带机启动时, 在驱动力FU的作用下胶带机上带面向下带面传输, 如前文分析知, 输送带将发生弹性形变, 带面处于拉伸状态, 在启动的前一段时间内, 机头带面向储带仓传输, 而机尾带面此时并没有发生位移, 因此输送带拉长的部分都传向储带仓, 直到机尾带面的速度与机头同步时整个带面趋于稳定, 不再继续伸长。在这一阶段由于储带仓积蓄带面, 所以张紧力F此时会有较大幅度的下降, 需要张紧装置在此时提供持续的张紧力, 才能保证皮带在启动阶段不出现打滑, 为避免张力下降过快及减少张紧电机启动次数, 通常胶带机启动时最小张紧力要乘以启动系数A, 取值在 (1.2-1.5) 之间。
运行时, 输送带的动态特性已经趋于稳定, 只要通过张紧装置为胶带机提供额定张紧力即可满足不打滑条件。
停机时, 胶带机运行状态由运行到停止, 驱动滚筒施加在带面上的圆周驱动力FU突然降至0, 并处于自由状态, 因此带面由紧绷到松弛, 驱动滚筒驱入点和奔离点张力平衡, 由此可知S6点张力为:
以3000m顺槽胶带机为例:
此张力值是额定值的3.3倍
因此, 停机时胶带机张紧装置应该及时释放张力, 以降低停机时对低张力区的冲击, 使用单位在选择张紧控制系统时应该注意减速器、制动器等设备的选型, 张紧力的释放方式, 以及系统突然断电后是否可以持续释放停机张力, 若不能释放停机张力很容易造成钢丝绳拉断、制动器磨损、减速器损坏、游动小车飞车、卷筒短轴等现象。
5 结束语
综上所述, 在胶带机得到广泛应用的今天, 对其力学特性及其功能的掌握变得愈发重要, 了解力学特性能够更好的掌握其工作的性能, 使其在生产中得到更好的应用, 提高运输效率的同时保障安全生产。
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煤矿带式输送机发展趋势 篇8
1.1 动态分析技术
应用动态分析技术对整机运行过程的动态特性进行分析, 涉及基础理论和现代先进技术, 是综合性的高新技术。进行优化设计的大型带式输送机, 其安全系数最小可达4.8。
1.2 可控起动技术
大型带式输送机的起动是个加速过程, 输送带发生粘弹性变形而产生动张力。当带速越高、起动时间越短时, 起动加速度与输送带粘弹性变形就越大, 动张力也越大, 严重时就会损坏输送带与其它元部件。采用可控起动 (又称软起动) 技术, 可以减小输送带起动时初张力大幅下降, 保证输送带不打滑。
1.3 下运制动技术
下运带式输送机在正常运行时, 借助电机转子转速达到同步转速时产生的反力矩来限制输送机带速的提高。但当停机或电源中断后, 物料重力向下和整个转动部件的惯性力都促使输送带继续向下运行, 带速会越来越高, 而此时电机已停机, 失去对带速的控制, 造成滚料或飞车事故, 必须要对停机或电源中断后的下运带式输送机进行制动。制动过程正好与起动过程相反, 是一个减速过程, 同样存在一个控制制动减速度以及输送带变形与储存能量释放问题, 如不加以控制, 也会产生较大的动张力, 造成巨大瞬时冲击。除了发生滚料、飞车事故之外, 还会损坏输送带与其它元部件。
1.4 自动张紧技术
张紧装置是保证带式输送机正常工作的重要部件, 没有张紧装置的密切配合, 要想获得良好的可控启 (制) 动与自移机尾是不可能的, 自动张紧技术也是带式输送机的一个关键技术, 它可大大地提高输送机运转的可靠性。大型带式输送机所用的张紧装置必须满足自动调整张紧力、响应速度快、不能出现死区等技术要求。目前国产张紧装置响应速度不快、可靠性不高, 有待进一步改进。
1.5 中间驱动技术
随着我国高产高效矿井的出现, 煤矿井下用的带式输送机已向大型化方向发展, 但由于受到输送带强度与驱动装置的限制, 井下使用的带式输送机单机长度还不允许无限制地加长。采用中间驱动技术, 使驱动功率分散开来, 这样可以降低输送带的最大张力, 降低输送带强度, 使单元驱动装置小型化, 通用性强, 降低整机成本。中间驱动有二种方式:直线摩擦式与滚筒卸载式。一般来说, 可伸缩带式输送机的中间驱动大多是采用滚筒卸载式。中间驱动的关键技术是驱动装置的负荷分配及各驱动装置的起动顺序和时间间隔, 中间驱动点数量越多, 这种要求就越高。目前国内外多数是采用液力调速装置来解决这个关键技术的。
1.6 高速托辊技术
在输送量相同的前提下, 提高输送机带速要比增大带宽节省投资费用。带速增高后, 输送带最大张力可下降, 输送带强度等级也可随之下降。带速过高, 煤尘飞扬就越厉害, 当煤尘浓度高到一定程度时就会发生爆炸, 带速提高后, 托辊转速也随着增大, 导致托辊的旋转阻力增大和使用寿命降低。煤矿带式输送机的停机事故, 绝大多数是由托辊因素造成的。
1.7 变频防爆技术
井下作业时, 为了防止瓦斯爆炸, 必须使用防爆设备。使用变频器驱动带式输送机, 可以改变电动机的起动特性, 使输送机起动平滑, 在控制过程中可以实现根据实际生产情况对带速的调节, 但矿用变频器价格昂贵, 而国产的防爆式变频器稳定性不高。这些都阻碍了变频技术在井下的应用。
1.8 最佳运行低耗节能技术
通过对带式输送机的分析, 改变传统的输送机运行方式, 使之变为按带式输送机的运量来决定电动机的功率, 这样就达到了速度与运量的相互匹配, 电动机能以较高的效率运行, 节约了电量。
2 我国带式输送机的节能现状
我国带式输送机的节能方式主要有以下几种:
2.1 电机功率控制节能
电机功率控制技术节能是指通过减少电机的输出功率来使负载大小与驱动功率相匹配。其关键是准确判断增减电机的时机, 目前主要有堆、取料机位置检测法和电机电流检测法两种。
堆、取料机位置检测法就是在重新选择所需电机额定功率的前提下, 在堆、取料机行走轨道的合适位置加装具有状态锁定功能的行程开关或编码器。在带式输送机起动阶段, 所有电机全部投入运行, 然后由行程开关或编码器检测堆、取料机的工作位置。若堆、取料机位于输送机临界跺位 (根据输送机实际所需功率确定) 内作业, 带式输送机则减少一台电机拖动, 若堆、取料机位于临界跺位外作业, 带式输送机则仍由所有电机拖动。此种改造方式虽简单, 但由于未考虑轻载工况, 不能根据煤流量来判断是否应进行减电机操作, 因而仍然会存在电动机利用效率不高的问题。
电机电流检测法是指当带式输送机负荷较大时, 电机电流也较大;当带式输送机负荷较小时, 电机电流也较小。无论是带式输送机承载物料长度的改变, 还是承载物料流量的改变, 都会引起电机工作电流的变化。此法可以实时动态监控带式输送机上负荷的大小, 但是由于受到外界干扰时会造成负荷波动, 检测到的电流值有时不能真实反应带式输送机的稳定负荷, 会出现明显的偏差。
2.2 异步电动机Y-Δ接法节能
根据异步电动机的工作原理可知, 三角形接法 (Δ) 定子绕组上的相电压VΔΦ与线电压VL相等, 星形接法 (Y) 定子绕组上的相电压。电机所需要的无功功率Q包括励磁无功功率QJC和漏磁无功功率QLC两部分, 即Q=QJC+QLC。由于漏磁无功功率QLC与用电设备的负荷电流成正比, 且负荷不变时三角形接法和星形接法电机的负荷电流大小相同, 因此两种接法的漏磁无功功率QLC也相同。而励磁无功功率QJC与定子绕组上的相电压的平方成正比, 因此定子绕组为星形接法的电机所需的励磁无功功率仅是三角形接法电机的1/3。
由于在同样电压和负荷下, 电动机的Δ接法比Y接法的无功功率大, 而有功功率相等, 因此电动机的Δ接法比Y接法所耗总功率P大, 又因为总功率P=N·ω, 因此转速ω一定时, 电动机的接法比Y接法输出扭矩也大。所以, 在带式输送机的工作过程中, 采用在Δ接法下起动电动机, 在Y接法下运行的方法, 从而达到节能降耗的目的, 提高电机的使用效率。
但是, 由于带式输送机有时并不输送物料或输送物料很少, 若电机一直运行会造成能源浪费, 若电机频繁起动, 又会大大降低电机的使用寿命。所以此方法节能有限, 主要用于短距离带式输送机中负载较低的情况下。
2.3 采用调速节能改造
调速是电动机节能的主要方法之一。调速方式有转子串电阻、电磁调速、液力耦合器、变极调速、串级调速、变频调速等, 各种调速方式的调速范围和性能。其中, 变频调速以动态响应快、输出特性稳定等优点逐步成为最有潜力的调速技术。
摘要：在煤炭企业生产中, 主要的生产运输设备是带式输送机。带式输送机驱动电机耗费大量电能, 无形之中增加企业的生产成本。如何降低带式输送机的生产电耗已是煤炭企业急迫解决的问题。本文阐述了带式输送机发展技术及电气节能技术。