近年來(lái)，高產(chǎn)高效礦井建設(shè)已成為煤礦企業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，做為其核心的高產(chǎn)高效工作面的建設(shè)，取決于綜采設(shè)備的大功率運(yùn)行和自動(dòng)化控制系統(tǒng)。為適應(yīng)礦井集約化生產(chǎn)的要求，帶式輸送機(jī)向大功率、長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)量、大型化方向發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。
大型帶式輸送機(jī)使用的關(guān)鍵技術(shù)是軟起動(dòng)和功率平衡技術(shù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)控制技術(shù)、自動(dòng)張緊技術(shù)和高效儲(chǔ)帶技術(shù)等，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展和科技進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外大型帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用都有了長(zhǎng)足的發(fā)展，興隆莊礦在高產(chǎn)高效工作面的建設(shè)中，根據(jù)自身的生產(chǎn)特點(diǎn)，對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行了合理的選型和配套，并在生產(chǎn)中取得了良好的應(yīng)用效果。
1、設(shè)備的選型
1.1輸送機(jī)
多年來(lái)，興隆莊礦采煤工作面使用SSJ1200/3×200型帶式輸送機(jī)，采用電機(jī)和耦合器配套使用的驅(qū)動(dòng)方式，利用TK100通訊系統(tǒng)控制運(yùn)行，運(yùn)輸距離短、運(yùn)量小、占用設(shè)備多，性能不可靠，已不能適用于高產(chǎn)高效工作面的長(zhǎng)運(yùn)距開(kāi)采。
興隆莊礦布置的高產(chǎn)高效綜放工作面長(zhǎng)約300m，推進(jìn)長(zhǎng)度在l800.2 600 m，工作面設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)如下
采煤機(jī)
型號(hào)SI300
裝機(jī)功率/kW 859
鏈速（牽引）/m. min -0—40
前部輸送機(jī)
型號(hào)SG21000/1200
裝機(jī)功率/kW 600×2
設(shè)計(jì)長(zhǎng)度/m 305
鏈速，m．s-1 1.28
槽寬/mm 1 000
過(guò)煤量，t．h-1 2 000
后部輸送機(jī)
型號(hào)SG21200/1400
裝機(jī)功率/kW 700x2
設(shè)計(jì)長(zhǎng)度/m 305
鏈速／m．s-11.31
槽寬/mm l 200
過(guò)煤量t.h-1 2 500
轉(zhuǎn)載機(jī)
型號(hào)S221200/525
裝機(jī)功率/kW 525
設(shè)計(jì)長(zhǎng)度/m 50
鏈速/m - s-11,83
槽寬，mm 1 200
過(guò)煤量/t.h-1 2 200
破碎機(jī)
型號(hào)PLM3500
裝機(jī)功率/kW 250
過(guò)煤量,t.h-1 3 500
為了適應(yīng)工作面生產(chǎn)的要求，選用了．兗州煤機(jī)廠生產(chǎn)的SSJ1400/3×400型帶式輸送機(jī)用于順槽的運(yùn)輸，其主要技術(shù)參數(shù)如下
功率/kW 400×3
帶寬， 1 400
帶速/m．s-14.5
運(yùn)輸距離/m 2 000
運(yùn)量，t．h-1 3 500
驅(qū)動(dòng)滾筒直徑+/mm 1030(主).1 070(副)
儲(chǔ)帶長(zhǎng)度/m 100
1.2軟起動(dòng)裝置
目前，帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)裝置主要有變頻調(diào)速裝置、可控硅調(diào)速裝置、鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)配限矩型液力耦合器或調(diào)速型液力耦合器、液體黏性傳動(dòng)調(diào)速裝置、CST可控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等幾種，經(jīng)過(guò)分析比較，根據(jù)工作面生產(chǎn)特點(diǎn)選擇了澳大利亞產(chǎn)BOSS400液體黏性傳動(dòng)調(diào)速裝置。
該裝置通過(guò)改變離合片的間距達(dá)到改變黏性液體間的剪切力來(lái)改變傳遞力矩。與礦井常用的電動(dòng)機(jī)組合使用，組成液黏軟起動(dòng)裝置作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的滿速、滿載、平穩(wěn)起動(dòng)、使多臺(tái)電機(jī)的負(fù)載平衡，降低對(duì)電氣及其他部件的技術(shù)要求，提高輸送機(jī)的可靠性和使用壽命。
BOSS裝置是一種固定時(shí)間控制起動(dòng)系統(tǒng)，由可編程控制器PLC控制，能監(jiān)測(cè)起動(dòng)過(guò)程中的帶速，然后根據(jù)設(shè)定的程序逐漸增加輸出力矩，分階段平滑加速實(shí)現(xiàn)由靜止至滿速的起動(dòng)過(guò)程。
多臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的連續(xù)功率平衡是通過(guò)次級(jí)驅(qū)動(dòng)滾筒(∮1070 mm)尺寸比初級(jí)驅(qū)動(dòng)滾筒(∮1030mm)大來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在次級(jí)驅(qū)動(dòng)滾筒的BOSS上會(huì)產(chǎn)生機(jī)械打滑，從而實(shí)現(xiàn)輸出功率的調(diào)整。
該裝置額定可傳遞扭矩范圍為0—2 930 Nm，起動(dòng)時(shí)間可在25—300 s內(nèi)任意設(shè)定，起動(dòng)過(guò)程平緩，可將輸送帶振蕩波減小到最小，有效地保護(hù)輸送帶。
1.3張緊和儲(chǔ)帶裝置
為避免大功率、長(zhǎng)運(yùn)距帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)的波動(dòng)現(xiàn)象，要配套采用張緊力可調(diào)的張緊裝置，即啟動(dòng)階段提供大的張緊力來(lái)防止輸送帶打滑，正常運(yùn)行時(shí)降低張緊力來(lái)維持帶式輸送機(jī)運(yùn)行，工作面檢修時(shí)應(yīng)使輸送帶完全松弛，防止輸送帶長(zhǎng)時(shí)間張緊產(chǎn)生變形等現(xiàn)象。另外，采煤工作面現(xiàn)主要使用阻燃整芯輸送帶，其伸長(zhǎng)率大，這給傳統(tǒng)使用的重錘張緊和回柱絞車(chē)張緊方式帶來(lái)了局限性，使這些張緊裝置難以適應(yīng)大功率、長(zhǎng)運(yùn)距帶式輸送機(jī)的運(yùn)行要求。
為了減少輸送帶費(fèi)用的投資，提高輸送帶的使用壽命，選用了進(jìn)口的LAD(郎艾道)自動(dòng)張緊裝置，實(shí)現(xiàn)了張緊力的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整，大大降低了輸送帶的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，節(jié)約了生產(chǎn)成本。與該裝置配套使用的儲(chǔ)帶裝置利用張緊泵站提供的動(dòng)力完成多重疊帶功能，增加了儲(chǔ)帶長(zhǎng)度且減少了每次張緊時(shí)間，大大提高了儲(chǔ)帶效率。
1.3.1 系統(tǒng)組成及原理
該系統(tǒng)由張緊泵站、PLC控制器、4個(gè)張緊油缸、2個(gè)游動(dòng)儲(chǔ)帶小車(chē)等組成，工作時(shí)系統(tǒng)根據(jù)輸送機(jī)的運(yùn)行工況自動(dòng)調(diào)整輸送帶張緊力。
(1)輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)得到啟動(dòng)信號(hào)起動(dòng)泵站運(yùn)行，PLC控制器得到反饋信號(hào)后控制泵站向液壓油缸提供最大張力，當(dāng)張緊力達(dá)到起動(dòng)要求時(shí)，泵站反饋給控制器信號(hào)，控制器將信號(hào)傳遞給TK200控制系統(tǒng)，便可啟動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸送帶運(yùn)行。
(2)當(dāng)輸送機(jī)完成起動(dòng)工況達(dá)到額定帶速時(shí)，控制器得到反饋信息后控制泵站提供“正常運(yùn)行張力”。
(3)當(dāng)運(yùn)行中輸送機(jī)“正常運(yùn)行張力”下降時(shí)，泵站反饋信息給控制器補(bǔ)充張緊壓力。
(4)當(dāng)輸送機(jī)停機(jī)檢修時(shí)，泵站停止運(yùn)行，輸送帶完全松弛。
儲(chǔ)帶倉(cāng)長(zhǎng)度為27m，儲(chǔ)帶方式為雙游動(dòng)跑車(chē)、折疊式6層儲(chǔ)帶，采用液壓油缸和滑輪組完成輸送帶的張緊。當(dāng)2個(gè)游動(dòng)小車(chē)相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸送帶松弛，當(dāng)2個(gè)游動(dòng)小車(chē)背向運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸送帶張緊。儲(chǔ)放帶示意如圖l所示。
1.3.2工作方式
控制系統(tǒng)有“手動(dòng)”和“自動(dòng)”2種控制方式，“自動(dòng)方式”啟動(dòng)步驟如下：
(1)泵站啟動(dòng)后，PLC關(guān)閉所有電磁閥，將泵設(shè)定在備用壓力狀態(tài)。
(2)得到啟動(dòng)信號(hào)后，PLC啟動(dòng)定時(shí)器，開(kāi)啟高壓電磁閥，關(guān)閉低壓和低蓄油電磁閥，使泵處于高壓狀態(tài)。泵壓達(dá)到設(shè)定值后，PLC輸出一個(gè)輸送帶啟動(dòng)信號(hào)，啟動(dòng)輸送機(jī)（泵壓達(dá)不到設(shè)定值，輸送帶和泵不啟動(dòng)）。
(3)達(dá)到設(shè)定高壓值90s（此值可調(diào)整）后，輸送帶處于滿速運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)，PLC關(guān)閉高壓電磁閥，打開(kāi)低壓和低蓄油電磁閥，將泵設(shè)定在低壓狀態(tài)。
(4)當(dāng)輸送帶正常運(yùn)行時(shí)，PLC關(guān)閉低壓電磁閥，保留低蓄油電磁閥開(kāi)啟，張緊系統(tǒng)處于備用狀態(tài)。當(dāng)運(yùn)行中的輸送帶張力降低到設(shè)定值后，PLC打開(kāi)低壓電磁閥，提高系統(tǒng)壓力，當(dāng)壓力升高到設(shè)定值后，PLC關(guān)閉低壓電磁閥，即PLC將系統(tǒng)壓力保持在一設(shè)定范圍內(nèi)，維持輸送帶正常運(yùn)行。
2、自動(dòng)化集中控制原理
工作面、順槽設(shè)備的操作以及通訊采用TK200通訊控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可與BOSS控制器、LAD控制器進(jìn)行信息傳輸，能對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及自動(dòng)化集中控制，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備的“就地控制”和“遠(yuǎn)程控制”等功能，其控制示意圖如圖2所示。
圖2中IK200與LAD控制器CM1連接，用于控制CMI和朗艾道油泵電機(jī)的磁力啟動(dòng)器。另外，TK200與主電機(jī)磁力啟動(dòng)器連接，用于控制主電機(jī)的啟動(dòng)。而TK200與BOSS連接后，可控制其啟動(dòng)過(guò)程并接收BOSS的檢測(cè)信號(hào)。
當(dāng)TK200工作方式調(diào)整為“就地”方式，朗艾道泵站操作箱的“手動(dòng)、自動(dòng)”選擇開(kāi)關(guān)在“自動(dòng)”位置時(shí)，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的自動(dòng)張緊、軟起動(dòng)運(yùn)行、壓力檢測(cè)、正常運(yùn)行等系列動(dòng)作，具體控制過(guò)程如下
(1) LAD控制器檢測(cè)油溫、油位、油壓是否正常，如正常，控制器閉合，本身的D09輸出。
(2) TK200從自身的輸入5檢測(cè)到一個(gè)閉合信號(hào)后，認(rèn)為L(zhǎng)AD控制器正常，在這種狀態(tài)下，允許張緊和啟動(dòng)輸送帶。根據(jù)設(shè)定，可對(duì)單臺(tái)或多臺(tái)帶式輸送機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)。
(3) TK200將先啟動(dòng)IAD油泵電機(jī)（閉合自身的輸出7，在TK200的顯示屏幕上，油泵電機(jī)的圖形將旋轉(zhuǎn)，此時(shí)LAD油泵電機(jī)將運(yùn)行），然后閉合自身的輸出8，給LAD控制器一個(gè)“泵運(yùn)行”信號(hào)。
(4) LAD控制器從自身的DI9收到TK200的“泵運(yùn)行”信號(hào)后，將檢測(cè)輸送帶張力，當(dāng)張力達(dá)到300PSI后，LAD控制器認(rèn)為輸送帶達(dá)到“備壓”狀態(tài)，于是閉合本身的D012（輸出12），給TK200 -個(gè)“備壓”信號(hào)。
(5) TK200從自身的輸入4檢測(cè)到該閉合信號(hào)后，閉合自身的“輸出9”，控制IAD控制器將輸送帶拉緊到“啟動(dòng)張力”（“啟動(dòng)張力”一般被設(shè)置為1900PSI，該參數(shù)可以調(diào)整）。
(6)lAD控制器收到’rK200的“張緊”信號(hào)后，張緊輸送帶，直到輸送帶張力達(dá)到1900PSI后，閉合其D011（第Il路輸出），給TK200返回一個(gè)“張緊完成”信號(hào)。
(7)TK200從“輸入3”檢測(cè)到該閉合信號(hào)后，進(jìn)行下一步對(duì)軟啟動(dòng)的操作。
(8)當(dāng)輸送帶張緊完成后，TK200閉合輸出10，給BOSS -個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，用于啟動(dòng)BOSS。
(9) BOSS從自身的“SCI，SC2”收到該信號(hào)后，自檢。自檢通過(guò)后，通過(guò)其“SD1，SD2”給TK200返回一個(gè)“自檢”信號(hào)。
(10) TK200在設(shè)定時(shí)間內(nèi)收到BOSS的“自檢“信號(hào)后，開(kāi)始按順序啟動(dòng)輸送機(jī)主電機(jī)。主電機(jī)啟動(dòng)間隔可從參數(shù)調(diào)整進(jìn)行修改，主電機(jī)的反饋信號(hào)也可接入TK200系統(tǒng)中，當(dāng)某一主電機(jī)突然停機(jī)后，TK200將自動(dòng)停其余2臺(tái)電機(jī)。
(11)主電機(jī)啟動(dòng)后，BOSS實(shí)行輸送帶軟啟動(dòng)。當(dāng)輸送帶達(dá)到滿速后，通過(guò)自身的“滿速返回”給IK200 -個(gè)“完成”信號(hào)。
(12) TK200收到BOSS的“完成”信號(hào)后，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。
(13)停機(jī)時(shí)，可按下TK200控制器上的設(shè)定鍵，主電機(jī)、軟啟動(dòng)及張緊系統(tǒng)均停機(jī)。
3、應(yīng)用
興隆礦在4326工作面的生產(chǎn)中，順槽布置1臺(tái)帶式輸送機(jī)，運(yùn)輸距離為1800 m。由于減少了設(shè)備使用臺(tái)數(shù)，降低了生產(chǎn)成本和事故隱患，有利于工作面高效生產(chǎn)。
BOSS軟啟動(dòng)裝置的應(yīng)用，使大功率輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)起動(dòng)，減少了輸送帶的振動(dòng)，降低了輸送帶對(duì)機(jī)架、托輥的沖擊，延長(zhǎng)了輸送帶、托輥的使用壽命。
自動(dòng)化張緊裝置的使用，各種保護(hù)功能齊全，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸送帶張力的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和調(diào)整，根據(jù)輸送帶的不同工況提供不同的張力，大大提高了輸送帶的使用壽命。
高效儲(chǔ)帶裝置的使用，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，提高了開(kāi)機(jī)率，減少了人工裁帶的次數(shù)，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。
工作面順槽使用該套輸送機(jī)后．不僅減少了跳眼次數(shù)，而且設(shè)備事故率大大降低，杜絕了斷帶、撕帶等惡性事故的發(fā)生，減少了輸送帶和各種托輥的更換量，保證了工作面日產(chǎn)2.2萬(wàn)t、月產(chǎn)60萬(wàn)t的煤炭生產(chǎn)任務(wù)。
