1、系統(tǒng)結構
APW張緊裝置由絞車電機、濕式盤形離合器、防反轉濕式制動閘、減速機、絞車滾筒、測力傳感器、保護系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及司機操作箱組成。其系統(tǒng)結構如圖1所示。它被安裝在順槽絞車基礎組塊上，當絞車安裝到組塊上后，充美孚424油到絞車油箱的合理液位處，利用濕式盤形離合器和防反轉濕式制動閘，通過保持、纏進或放出鋼絲繩來控制皮帶的張力。其控制系統(tǒng)綜合了定時和順序等邏輯控制，采用PID控制調節(jié)皮帶張力，通過安裝在絞車鋼絲繩上的測力傳感器作為張力反饋，根據輸送機的運行狀況啟動絞車電機，控制調節(jié)絞車濕式盤形離合器和防反轉濕式制動閘。當完成啟動、停止、卷帶等順序后，便分階段將絞車張力下降到合適的張力并保持不變，即使輸送機或其負荷發(fā)生變化，絞車控制系統(tǒng)仍保持設置的張力不變。
2、工作原理
APW張緊裝置具有良好的皮帶張力張緊性能，它通過控制濕式盤形離合器和防反轉濕式制動閘調節(jié)輸送機膠帶的張力，即通過激勵離合器張緊膠帶，通過激勵制動閘釋放膠帶。其工作原理如圖2所示。
濕式盤形離合器由一組粘液盤和鋼襯盤組成，粘液盤與絞車輸入軸連接，輸入軸隨著絞車電機旋轉；鋼襯盤與絞車輸出軸連接。輸出軸在離合器咬合前是靜止的，當粘液盤與鋼襯盤接觸后，由于液壓油缸的作用，鋼襯盤帶動APW輸出軸旋轉，最終輸出軸帶動滾筒而張緊皮帶。離合器工作期間，其工作壓力經常變化，通常在6～7. SMPa之間，一般額定工作壓力為7MPa。但是離合器的壓力不能過低（低于3 MPa），否則會引起離合器打滑，無法實現皮帶張緊。
運行時，絞車電機以接近于同步轉速(相對于4級電機1480r/mim)的速度運行。激勵離合器后，依靠離合器的偶合作用，電機軸扭矩很快傳遞到輸出軸，由于絞車的固有慣量很小，絞車輸出軸很快被加速至電機速度，絞車滾筒即纏繞鋼絲繩張緊皮帶，此時絞車電機工作在電動狀態(tài)，由于電機帶上負荷的原因其轉速略有下降（典型為1.5%）。離合器工作時，從無載到滿載，絞車電機電流明顯增加，但由于絞車是短時負載，電機不會發(fā)生過載現象；控制系統(tǒng)通過調節(jié)離合器可以控制張緊小車的速度，膠帶張力是由帶有剎車防反倒轉裝置的濕式制動閘維持。
防反轉濕式制動閘同樣由一組粘液盤和鋼襯盤組成，粘液盤與剎車套相連且是靜止的，鋼襯盤與防反轉機構相連，防反轉機構鎖住APW輸出軸。當激勵濕式制動閘后，在液壓壓力作用下松開剎車，鋼襯盤和APW輸出軸將自由旋轉，此時絞車依靠皮帶固有張力松開鋼絲繩釋放張力，絞車電機在其負載的拖動下也加速運行。當其轉速超過同步轉速時，絞車電機發(fā)電運行，此時電機工作在發(fā)電制動狀態(tài)，制動閘同時采用速度反饋保護，將絞車電機速度限制在剛好高于同步轉速的一個恒定的速度范圍內，防止電機超速。
3、工作狀態(tài)
APW張緊裝置具有4種不同工作狀態(tài)，即手動狀態(tài)、自動狀態(tài)、卷帶狀態(tài)及備用狀態(tài)。圖3為絞車本安操作箱，操作箱上具有皮帶張力顯示；同時，該控制系統(tǒng)具有多種通訊協(xié)議可選，其通訊協(xié)議基本上可以和任何廠家的系統(tǒng)銜接，實現網絡通訊。
(1)手動狀態(tài)
在手動狀態(tài)下，使用“急停”自鎖按鈕啟動和停止絞車電機；“急停”自鎖按鈕只能在手動和卷帶狀態(tài)下運行操作。當絞車電機啟動運行時，張力并不變化，只有通過“緊帶”按鈕來增加絞車張力，按下“緊帶”按鈕，APW張緊裝置就投入離合器去纏進絞車鋼絲繩張緊皮帶，在按住“緊帶”按鈕張緊皮帶期間，控制系統(tǒng)每次運行后約0.5s禁用按鈕，以便限制離合器運行的最大頻率，即限制皮帶張緊速度，限制儲帶倉游動小車的移動速度，防止皮帶張力不均勻而損傷皮帶。同時控制系統(tǒng)在絞車最大張力設置值(50kN)處禁用絞車“緊帶”按鈕。
按下“松帶”按鈕去松開濕式制動閘，張緊裝置允許絞車鋼絲繩放出，只有當輸送機皮帶具有足夠的皮帶張力拉出鋼絲繩時，絞車才將放出鋼絲繩，絞車鋼絲繩將以一接近恒定的速度放出，即釋放膠帶張力，此時絞車電機提供的是發(fā)電式制動。在釋放膠帶張力期間，膠帶儲能張力非常大，故在按住“松帶”按鈕釋放膠帶期間，控制系統(tǒng)每次運行后約0.5s禁用“松帶”按鈕，以便限制濕式制動閘運行的最大頻率，即限制膠帶釋放速度，限制儲帶倉游動小車的移動速度，防止游動小車制動失敗發(fā)生飛車現象，同時也保護絞車電機防止其超速。在絞車釋放膠帶張力期間，若膠帶的反饋張力超過140kN，則“松帶”按鈕并不直接操作濕式制動閘，這也就是防止絞車電機超速，只有在絞車的反饋張力小于140kN時，“松帶”按鈕才可以使能操作濕式制動閘。
在APW張緊裝置運行在手動狀態(tài)期間，若輸送機膠帶張力超過所設定的最大張力(通常為90kN)達3s時，絞車電機將停機。
(2)自動狀態(tài)
將操作箱狀態(tài)選擇開關打到“自動”位置時，APW張緊裝置便選擇工作在自動狀態(tài)。當輸送機控制系統(tǒng)啟動輸送機沿線預警警鈴后，開始啟動絞車電機；在輸送機停止后20s，即停止絞車電機運行。啟動張力一般被設定為50kN，運行張力一般被設定為30kN，絞車通過操作濕式盤形離合器增加膠帶張力，操作濕式制動閘降低釋放膠帶張力。在每次運行后0.5s兩者均被禁用，以便限制最大運行速度�？刂破鲗⒛z帶張力調整到啟動張力(50kN)，并且當膠帶張力在50kN的啟動張力值之內達Ss后，絞車的張力OK信號被激活，它允許膠帶啟動器啟動主驅動電機運行膠帶，輸送機主電機啟動后，膠帶張力開始釋放，到90s后，膠帶張力從啟動張力又降到運行張力。
(3)卷帶狀態(tài)
通過將操作箱狀態(tài)選擇開關打到“卷帶”位置來選擇卷帶狀態(tài)，在卷帶狀態(tài)下，APW張緊裝置自動調節(jié)皮帶張力到皮帶的卷帶張力（通常10 kN），當張力被調節(jié)到10 kN后，保持膠帶卷帶張力不變，以適合輸送機卷帶裝置所需的膠帶張力。在此狀態(tài)下，按下“急停”自鎖按鈕可啟停絞車電機。
(4)備用狀態(tài)
APW張緊裝置對膠帶張力的精確控制調節(jié)的程度依賴于測力傳感器。由于任何測力傳感器都不可避免的存在死區(qū)，因此備用狀態(tài)是APW控制系統(tǒng)內部自診斷調節(jié)的一種狀態(tài)。當測力傳感器的反饋張力保持在其死區(qū)內達到設定的最短時間時，絞車將自動停機且保持。當進入備用狀態(tài)時，絞車將持續(xù)監(jiān)視皮帶張力，若膠帶張力不在死區(qū)內時，APW將重新激活，重新激活時間一般少于3s，它激活之后即開始增加或釋放皮帶張力。若膠帶張力在設定點SkN范圍內至少達到180s，絞車將停機；若絞車張力超過設定點SkN達至少2s，絞車將重新激活。圖4為APW張緊裝置工作的備用狀態(tài)。
4、張力反饋
APW張緊裝置主要采用測力傳感器來測量膠帶張力。圖5為測力傳感器電路圖。測力傳感器安裝在游動小車與絞車的鋼絲繩上，其測量范圍0～200kN，絞車工作范圍5～50kN。測力傳感器的最小張力反饋設置值通常為5kN。若在自動狀態(tài)下膠帶的反饋張力小于最小張力設定值達3s以上，則將出現欠張力跳閘且故障鎖定，但通過保護復位按鈕可將欠張力跳閘復位。
測力傳感器的最大張力反饋設置值通常為90kN，若反饋張力超過最大張力設定值達3s以上，在手動或自動狀態(tài)下時，絞車都將出現過張力跳閘且故障鎖定，通過保護復位按鈕可將過張力跳閘復位。
測力傳感器是一個橋式應變片傳感器，它被埋在矩形鋼塊中，安裝在張力鋼絲繩和錨接點之間，測力傳感器規(guī)格參數如下：
勵磁電壓 10V直流
工作負荷 0～120kN
額定精度 1%
防護等級 IP67
靈敏度 約1.5mV/V
額定電橋電阻350Ω
部件號 KT12000
固定螺栓 弓形銷
APW張緊裝置含有一個應變片信號轉換器，它是一個微弱信號放大器，將測力傳感器的輸出O～15mV電壓信號轉換放大為4—20 mA直流信號并作為張力反饋，應變片信號轉換器同時提供10V直流激勵電壓給測力傳感器。
5、功能保護
為了保證輸送機皮帶張力的可靠精確調節(jié)，張緊裝置具有較完善的保護功能。
(1)離合打滑保護
監(jiān)測絞車電機軸和輸出軸之間的滑動，在離合作用期間和絞車正處于保持張力時監(jiān)視離合滑動。在1500r/min時，速度傳感器的額定脈沖頻率是625Hz。在投入離合或甩開閘后2s，開始滑差記數。若輸出軸速度低于輸入軸速度的80%且持續(xù)3s以上時，即滑差大于120Hz時，絞車將停機。
(2)電機超速保護
在絞車電機啟動之后2s開始，系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)視著絞車電機的絕對速度。絞車電機速度的正常工作范圍為1420～1580r/min，若速度超出此范圍，絞車將立即停機。
(3)張緊小車限位運行
在張緊小車的軌道兩頭裝有空限位和滿限位開關，防止張緊游動小車被拉出軌道。
(4)泵壓力保護
絞車壓力若在20s之內無法達到3MPa，或者絞車壓力持續(xù)3s低于3MPa，絞車將停止運行。
(5)油溫保護
當油溫持續(xù)2s超過80℃時，絞車將停止運行，當油溫低于70。時，絞車會自動復位。
(6)張力超限保護
當膠帶張力持續(xù)3s超過90kN或低于10kN時，絞車將停止運行。
(7)其它保護
電機漏電、熱過載、跳閘保護及低油位保護。
6、結語
APW張緊裝置可在大范圍內調節(jié)和控制皮帶張力，具有良好的動態(tài)性能。我國的神華集團、兗州礦務局、晉城礦務局等現代化礦井的大型輸送機均使用這種張緊裝置，國內礦井最長的6000m(運量2500t/h)順槽輸送機和6762m（運量2500t/h）固定輸送機的張緊技術便采用了該裝置�？梢灶A見，這種新型張緊裝置不僅在高產高效長壁工作面的可伸縮順槽輸送機上普遍應用，而且在大運量、長距離、高速度的固定帶式輸送機上使用量也在不斷擴大，它確實是一種值得推薦的帶式輸送機張緊裝置。
