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    大型帶式輸送機在設(shè)備運行中對膠帶的張力要求特別高。尤其是順槽輸送機自移機尾，要隨時按需要自行移動，完成延伸或收縮輸送作業(yè)，皮帶經(jīng)常需要卷帶收縮，故順槽輸送機在運行中必須對皮帶張力進行自動調(diào)節(jié)。澳大利亞Aec輸送機公司生產(chǎn)的專利絞車（簡稱APW）就是專為調(diào)節(jié)與控制帶式輸送機的皮帶張力而設(shè)計的張緊裝置，它具有快速的緊帶和松帶性能，反映敏捷，體積小，運行可靠，控制靈活，操作簡單，安裝方便，噪音小，保護功能齊全等一系列特點，在世界上許多國家都得到了很快的發(fā)展和應(yīng)用。
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    APW張緊裝置由絞車電機、濕式盤形離合器、防反轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)如圖1所示。它被安裝在順槽絞車基礎(chǔ)組塊上，當(dāng)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(zhuǎn)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(diào)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(jù)輸送機的運行狀況啟動絞車電機，控制調(diào)節(jié)絞車濕式盤形離合器和防反轉(zhuǎn)濕式制動閘。當(dāng)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(fù)荷發(fā)生變化，絞車控制系統(tǒng)仍保持設(shè)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(zhuǎn)濕式制動閘調(diào)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(zhuǎn)；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(dāng)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(zhuǎn)，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(jīng)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(xiàn)皮帶張緊。
    運行時，絞車電機以接近于同步轉(zhuǎn)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(fù)荷的原因其轉(zhuǎn)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(fù)載，電機不會發(fā)生過載現(xiàn)象；控制系統(tǒng)通過調(diào)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(zhuǎn)裝置的濕式制動閘維持。
    防反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)機構(gòu)相連，防反轉(zhuǎn)機構(gòu)鎖住APW輸出軸。當(dāng)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(zhuǎn)，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(fù)載的拖動下也加速運行。當(dāng)其轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的一個恒定的速度范圍內(nèi)，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(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(dāng)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(shè)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(dāng)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(xiàn)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(shè)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(guān)打到“自動”位置時，APW張緊裝置便選擇工作在自動狀態(tài)。當(dāng)輸送機控制系統(tǒng)啟動輸送機沿線預(yù)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(shè)定為50kN，運行張力一般被設(shè)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(diào)整到啟動張力(50kN)，并且當(dāng)膠帶張力在50kN的啟動張力值之內(nèi)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(qū)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(guān)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(diào)節(jié)皮帶張力到皮帶的卷帶張力（通常10 kN），當(dāng)張力被調(diào)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(diào)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(nèi)部自診斷調(diào)節(jié)的一種狀態(tài)。當(dāng)測力傳感器的反饋張力保持在其死區(qū)內(nèi)達到設(shè)定的最短時間時，絞車將自動停機且保持。當(dāng)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(nèi)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(shè)定點SkN范圍內(nèi)至少達到180s，絞車將停機；若絞車張力超過設(shè)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(shè)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(shè)定值達3s以上，則將出現(xiàn)欠張力跳閘且故障鎖定，但通過保護復(fù)位按鈕可將欠張力跳閘復(fù)位。
    測力傳感器的最大張力反饋設(shè)置值通常為90kN，若反饋張力超過最大張力設(shè)定值達3s以上，在手動或自動狀態(tài)下時，絞車都將出現(xiàn)過張力跳閘且故障鎖定，通過保護復(fù)位按鈕可將過張力跳閘復(fù)位。
    測力傳感器是一個橋式應(yīng)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(shù)如下：
    勵磁電壓    10V直流
    工作負(fù)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(yīng)變片信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換放大為4—20 mA直流信號并作為張力反饋，應(yīng)變片信號轉(zhuǎn)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(diào)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(shù)。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(guān)，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(nèi)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(dāng)油溫持續(xù)2s超過80℃時，絞車將停止運行，當(dāng)油溫低于70。時，絞車會自動復(fù)位。
    (6)張力超限保護
    當(dāng)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(jié)語
    APW張緊裝置可在大范圍內(nèi)調(diào)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(wù)局、晉城礦務(wù)局等現(xiàn)代化礦井的大型輸送機均使用這種張緊裝置，國內(nèi)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(shù)便采用了該裝置�？梢灶A(yù)見，這種新型張緊裝置不僅在高產(chǎn)高效長壁工作面的可伸縮順槽輸送機上普遍應(yīng)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。