超长运距智能化特大型带式输送机.pdf

4 2 煤 矿 机 电 2 0 0 4年第5期 文章编 号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 4 0 5 0 0 4 2 0 3 超长运距智能化特大型带式输送机的研制 张炳福 朱立平 煤炭科学研究总 院 上海 分院 上海 2 0 0 0 3 0 摘 要 随着我国大型高产高效矿井的不断出现 带式输送机正在 向大型化 智能化方向发展 实 现 运煤皮 带化 以满足 高产高效矿 井输送原煤 的要求 关键词 带式输送机 超长 距离 智能化 中图分类 号 TD 5 2 8 1 文 献标 识码 B De v e l o p me n t o f I n t el l i g e n t Su p er h u g e Bel t Co n v e y or wi t h Su p er l o n g Di s t a n c e Z HANG Bi n g Z HU Li p i n g C h i n a C o a l Re s e a r c h I n s t i t u t e S h a n g h a i L t d S h a n g h a i 2 0 0 0 3 0 C h i n a Ab s t r a c t W i t h t h e c o n t i n u a l e me r g e n c e o f l a r g e s c a l e mi n e s wi t h h i g h y i e l d a n d h i g h e f f i c i e n c y i n Ch i n a t h e b e l t c o n v e y o r s a r e d e v e l o p e d t o wa r d s t h e d i r e c t i o n o f l a r g e s c a l e a n d i n t e l l i g e n t i z i n g i n o r d e r t O r e a l i z e b e l t c o n v e y i n g f o r c o a l wh i c h me e t s t h e n e e d s o f t r a n s p o r t i n g r a w c o a l i n h i g h y i e l d a n d h i g h e f f i c i e n c y mi n e s Ke y wo r d s b e l t c o n v e y o r s u p e r l o n g d i s t a n c e d e v e l o p me n t 山 西 焦 煤 集 团 西 山 煤 矿 总 公 司 官 地 煤 矿 9 7 0 m水 平 主石 门带 式 输送 机 运 输距 离 5 6 0 0 m 巷道坡度 变化为 0 1 2 输送机 的年 运量为 3 0 0万 t 供电电压为 6 k V 装机总功率达 1 8 9 0 k W 是 目前 国内 自行研 制的 运距 最长 具 有先 进 的驱 动和监 控 技术的超长运距智能化特大型带式输送机 1 驱动技术 对于特 大型 带式输 送机 来说 使 起 动加速度 的 斜率控制在一个合理的范围内 以减少输送带的动 态 张力是 十分 重要 的 图 1分别 是 HAR RI S 0N 和 NORD EL L推荐 的起 动 时 的速度 加速 度 曲线 为 进一步改善输 送机 的起 动性 能 在 实 际应用 中在 速 度 曲线 中加人 了一 段延 迟段 在延迟 期 内可 以使 原 来松弛的输 送 带 拉 紧 在加 速 度 增 大 力 矩 增 大 之 前 使输送机在很低的力矩和速度下进入运转状态 情 况如 图 2所示 冲击力 d 出 2 O 兰 一 f t 冲击九 面 HARR I S ON推 荐曲线 NORD EL L推 荐的 曲线 圈 1 起动时的速度 加速度 冲击 曲线 由于本机 运距 达 到 5 6 0 0 m 考虑 重载起 动 时瞬 时冲击大及多机驱动功率平衡 等因素 本 机采用 C S T系统来实现输送机软起动 该系统具有 以下优 点 1 改善起动性能 实现多机驱动功率平衡 采用 C S T 系统 电机可 以空载 起 动 大 大 降低 起动电流 缩 短 了起动时 间 由于 C S T是 通过 液体 粘膜传递扭矩 故具有过载保 护功能 而且在输 送机 维普资讯 2 0 0 4年第5期 煤 矿 机 电 4 3 短 时停车时 具有 可以不停 电机 避免 电机频繁起动 的功 能 图 2带 延迟 段 的速 度 曲线 2 降低对 电源系统 的要 求 带有 C S T的驱动装置不仅能使电机空载起动 减小 冲击 电流的作 用 时 间和 电能损 失 而且 能实 现 输送 机多台电机分 时 空载 起 动 大 大减小 起 动 电流 对电网的冲击 降低对电源系统的技术要求 3 易于实 现输 送机遥控 由于 C S T是 采用 调 整离 合器 油膜 的 间 隙大小 来 实现输送机 的慢速 起动 功率平衡 多电机 的空载 起动 因 此 可 以方 便 地 通 过 远 距 离 的 电 控 系 统 对 C S T离合器油膜 的间隙 大小 进行控 制 达 到对 带式 输送 机遥 控的 目的 4 提高输送机运行的可靠性 C S T驱 动 系统 不 仅 能 对 带式 输 送 机 进行 起 动 控制 并能 隔离振动 减 缓冲击 防止动力过 载 协调 多机驱 动时的功率平衡 减少 对电网的 冲击 电流 而 且能有效 地保 护驱 动 系统 的 电机和 减速 器 这 就大 大地提高了输送机的可靠性 2 自控张紧装 置 带式输送 机在启 制 动过程 中和正常运 转时 由 于输送带的粘弹特性与输送量的变化都会使输送带 的张 力和挠度发生变化 当挠度增大至一定值 时 有 可能丧失输送带与传动滚筒保持正常传动所需的张 力 比 导 致输送带在 传 动滚筒 上 打滑 而不 能启 制 动与正 常运转 张紧装 置的主要作用就是保 证输送 带有足够的张力 防止出现打滑现象 本机采用 的 YZ L一2 0 0型张紧装置 为张紧绞 车 加 自控液压形式 由张紧小车 张紧绞车和 自控 液压 拉 紧装 置 组 成 张 紧小 车 布 置 在机 头 传 动 装 置 之 后 采用张紧绞 车 和 自控液 压拉 紧装 置 张紧 既 能 满 足要求 又简化 了结构形 式 3元部件技术 1 驱动 装 置 驱 动 装置 由电 机 蛇 型弹 簧联 轴 器 道奇 C S T系统和底座组 成 高速 轴和低 速轴 联轴 器均采用 F AL K公 司的蛇型 弹簧联轴器 它具 有结构简单 维修方便 拆装容易 噪声低 传动功率 损失小 使用寿命长的特点 道奇 C S T 系统 由 机 械 传 动 系统 电 液 控 制 系 统 风冷热交换系统 油泵系统 冷却控制系统组成 2 滚筒 主副传动滚筒 和轴径 2 0 0 m m 的 改 向滚 筒采 用有限元分析设计 均 采用铸焊结构 胀 套连接 对其焊缝和轴 进行探伤检查并 进行 热处理 以消除 内应力 简体 和轴 均按 无 限寿 命设计 滚筒 使用寿命按 1 0万 h设计 传动滚筒外层为人字型 铸胶 包 胶 的安全 性能 符合 MT1 1 3 8 3 煤矿 井下 非金属制品安 全性能检验规范 3 托辊 本机上托辊组 间距 1 5 m 上 托辊组 的 3个 托 辊 形 成 槽 型 槽 形 角 为 3 5 托 辊 直 径 1 3 3 mm 槽 形托辊架 与 中间架 连 接采 用易 于安 装 拆卸 和调偏 的非 螺 栓 连 接方 式 下 部 托 辊组 间距 3 m 下部 托 辊 组 的两 个 托 辊 形 成 v 型 槽 形 角 为 1 0 托辊 直 径 1 3 3 ram 在 机 尾 受 料 点设 置 缓 冲 托 辊 间距为 5 0 0 mm 并 设置导料槽 我们 研制的托辊全部 采用 KA系列轴承及专 用 密封 设计使用寿命达到 4万 h 4 传动机架和 卸载机架 传 动机 架和卸载 机 架 均为三角机架形式 经有 限元分 析设 计 其 强度 和 刚度完全能满足输送机运行 的要求 5 中间机架 装 拆快 速便捷 的中间机 架 中托 辊架 与中间架采 用无 螺栓 联 接 的结构 支腿 与 中间 架采用无螺栓 联接 的结构 4 智能化 电控 系统 1 可靠性高 图 3是 电控 系统 组成 电控装 置 的 P L C采 用 R o c k we l l 公 司的 S L C一5 0 0型 与 R o c k we l l 公 司 的 C S T控制器 内部 P L C型号一致 兼 容性好 接 口方 便 可靠性高 S L C一5 0 0 P L C是模块化结构 扩展非常方便 I O点数 可达 1 6 0 0点 S L C一5 0 0 P L C采 用梯形 图 编程方式 编程简单 明了 2 完善友 好的人机界 面 电控系统 的人 机界 面采用组态软件 实现计算机 与 P L C通 讯 运 行参 数包 括 主 电机 电流 功率 各 相 绕组温度 轴 承温度 带速 运行 时间等 设 备的运 行状 态包括主电机 冷却泵 风扇 电液闸 胶带张 维普资讯 4 4 煤 矿 机 电 2 0 0 4 年第 5期 紧 前后方设 备等 均可用 图形 和文字 在 2 1寸大显 示器上描述 操作控制可通过 鼠标或键盘在显示 器 上实现 计算机采用工控机 运行可靠 抗干扰 图 3 电控 系统组成 示 意图 3 检测 保护功能齐全 电控装置 除 了配置 规程规定 的所有保护 以外 输送机沿线保护装置还具有故障地址识别功能且采 用接插件连接方式 便于安装调试 和维护 4 语音 兼报警 系统 上接第 4 1页 当三条巷道瓦斯浓度均超 限需要进行瓦斯排放 时 选择一台集控 系统 按程序进行单 回路独立控 制 系统的变换器将电流取样后送入 P L C进行处 理并与 C P U 存放的整定电流值进行 比较 P L C按 比较结果发出指令断开相应的故 障回路 实现漏电 闭锁 过载 短路 断相 欠压 和过压等保护功能 连 接西 门子触摸式 全 中文液 晶显 示屏 显 示和记忆 故 障类型以及故障时的参数 根 据被控 电机 的额定 电流 通过拨 码开关进行 整定 整定电流范 围为 1 0 6 5 A 同时分别在短路倍 数 N 和 程控 时 间 T 位 置按 实 际情 况进 行 整定 短路 倍数整 定范围为 7 9 程控 时间范 围 2 5 s 5 应用效果 该集 成系 统于 2 0 0 4年 3月在寺河 矿进行地 面 调试及仿真 井下实际运用 的各种状态和各个功能的 反复多次试验 完全符合设计功能 和指标 同年 4月 投入为期 3个月 的井 下工业性 运行 结 果表 明 装 置运行状况 良好 未发 生一次 因装置 故障 而切换 的 情况 且按 规定周期 所 进行 的人 为切换试 验均动 我们采 用 TK一 1 3 0 0 A 语音 报警 系统 可 作沿线 巡 回检查 与主控 的语音通讯 并兼做起动预告 报警 或故障停 车报警 5 计量系统 计量 系统 采用先进 的核子 电子 秤 它 能精确计 量出输送机 的运输量 并能在计算 机上 显示 出当前 运输量 以及 日 月的累计输送量 6 电视光缆监控 系统 为 了加强和便 于对 5 6 k in 带 式输 送 机全线 监 视 电控 系统配置 了一 套光缆传 输视监 信号 的电视 监控系统 摄像头通过光电接口将视监信号变成光 信号 经光缆传输 到集控 室由 2 8英 寸显示屏 4个 画 面同时显示 也可切换 为某 一画面全屏显示 录像机 可以储存 4 8 h的画 面 并可将 运行工况 制成 录象带 保存 作者简介 张炳福 1 9 6 5 一 男 高级工程师 1 9 8 7年毕业于中国 矿业大 学矿机 系 现在媒 科总 院上海 分 院运输 机 电研 究 制造 中心 工 作 发表论 文 7篇 收稿 日期 2 0 0 4 0 7 1 6 责 任编辑 陈锡强 作正常 切换试验成功率达 1 0 0 运行 十分可靠 人机界面 良好 各种指 示清 晰 故 障发现 及时 易诊 断 供风 系统风简接头处受两极直接启动 冲击导致 漏风现象不复存 在 极大 地方便 了维修 投运 后使 掘进工作面无计划停 电停 风现象得 以有效 抑制 最 大限度地杜绝瓦斯超 限事故 的发生 受 到 了工 人 的 一 致 好 评 6 结 语 经 工业性试 验证 明 该局 扇集 成控制 系统开关 技术先进 性能稳定可靠 控制方式灵活多样 保护 动作灵敏有效 两台开关组成的局扇集成控制