刘建君

（大同煤矿集团有限责任公司，山西 大同037001）

引言

可伸缩式带式输送机是现代化智能化矿井最主要的运输工具之一，因此带式输送机的张紧机构是确保运输系统正常生产的关键部件。随着矿井的不断建设，带式输送机的运输方式由原来的低速度、短距离、小运量变为现在的大运量、长距离、高速度，张紧机构也由原来的螺旋张紧、液压张紧变为自动变频张紧。由于井下生产能力迅速提升，导致张紧机构常常出现行程不够、效率降低、故障率高、停机峰值张力过高以及断带的情况，带式输送机在启停、物料运输过程中分离点张力变化较大，传统手动张紧装置不能满足运输需求。本文以2310巷掘进为例，对SSJ-800型带式输送机安装一套变频自动张紧装置[1-2]。

1 2310巷道及EBZ260掘进机概述

大同煤矿集团有限责任公司雁崖煤业公司2310巷位于三盘区西翼，巷道东部为盘区大巷，南部为2309工作面，西部、北部为实煤区。2310巷设计长度为1 200 m，巷道断面规格为宽×高=4.5 m×3.5 m，巷道掘进煤层为山西组4号煤层，平均厚度为3.5 m[3]。

2310巷采用EBZ260型掘进机掘进，采用SSJ-800型带式输送机进行煤矸运输。该带式输送机主要由电机、减速机、输送带、H架、过渡架、张紧装置、滚筒等部分组成。2310巷带式输送机采用的张紧装置主要由游动车、绞车、开关等部分组成，输送机在松带或紧带时由人工打开绞车电源，游动车在钢丝绳的带动下实现输送带张紧的目的；由于传统输送机张紧装置在使用过程中需人工操作，张紧精度相对较低，不利于输送机安全高效运输；通过矿机电科统计发现，2310巷前期掘进过程中由于输送带张紧不合理，导致断带、撕裂事故共计4起，造成经济损失达45万元；对此，通过技术研究，决定对2310巷带式输送机原张紧装置进行更换，采用一套变频自动张紧装置。

2 变频自动张紧装置结构组成

2310巷带式输送机采用的变频自动张紧装置主要由张紧绞车、缓冲机构、冷却装置、自检装置、制动器液压泵站及电控系统等部分组成。

1）张紧绞车主要由变频电机、行星减速装置、滚筒、滑轮组、支架、湿式制动器等部分组成，变频电机功率为7.5 kW，滚筒直径为42 mm。

2）电控系统主要由变压器、高压馈电开关、变频器、可编程控制器、接触器、接线箱等部分组成。

3）自检装置主要有张力传感器、制动传感器、缓冲传感器、温度传感器、速度传感器及游动小车位置检测装置等，各类传感器通过信号线与控制器连接。

4）制动器液压泵站主要由电机、压力表、手压泵、油箱、卸荷溢流阀、过滤器、齿轮泵、换向阀等部分组成。缓冲机构主要由电机、蓄能器、单向阀、溢流阀、安全阀、截止阀、油缸、乳化液泵等部分组成[4-5]。

3 工作原理（见下页图1）

1）变频张紧绞车在开始工作前首先打开冷却系统。冷却系统能够通过温度传感器监测水箱的温度。若传感器检测到水箱的温度低于设定温度，则系统停止工作；若传感器检测到的水箱温度高于设定温度，系统将自动进行降温。冷却系统的作用是为了降低变频器及控制箱温度，防止温度过高将其他电器元件烧毁。

2）变频张紧绞车在工作前对泵站压力进行监测，若监测泵站压力小于5 MPa时，系统会自动启动泵站将压力提升到5 MPa，待压力提升至5 MPa后，系统自动关闭并处于待机状态。变频绞车在工作时，PLC会命令换向阀开始作业，蓄能器利用储备的能量将制动器打开，当系统压力小于5 MPa时，PLC会命令泵站开始作业将压力升高。系统压力只有升到一定值后绞车才允许转动。

3）当变频张紧绞车接收到集控发出的启动信号后，首先启动冷却系统与制动器泵站，之后对水温及油温进行监测，同时监测张力能够达到启动张力值。当张力与启动张力值的差值较大时，系统将制动器打开并控制张紧绞车进行松带或紧带作业，直至张力与启动张力值相同为止。电机的转速与张力差值存在以下关系：张力差值越大，电机频率就越大同时转速越高，反之亦然。

4）当系统实际张力调节值与启动张力相同时，变频张紧绞车向集控发出启动信号后电机启动。系统完成启动阶段后，变频张紧绞车会将张力调节为运行张力。输送机在正常生产时，张力检测装置监测到运行张力在允许范围内时，此时张紧绞车处于待机状态；若运行张力大于或小于设定张力时，为了便于变频器快速反应，此时张紧绞车处于打开位置。

5）输送机处于停机状态后，变频绞车会保持一定的张力，PLC命令电磁阀将制动器关闭。变频自动张紧装置能够从输送机启动到运行再到停机全程自动调节张力。当集控给变频张紧绞车发出停机指令后，PLC会立刻发出激活绞车电机的命令，使系统的实际张力降至停机张力，从而实现自动调节目的，如图1所示。

图1 变频自动张紧装置工作原理示意图

4 装置优点

1）降低了劳动作业强度。与传统绞车张紧装置相比，变频自动张紧装置无需人工操作，降低了劳动作业强度。

2）结构简单、实用性强。变频自动张紧装置液压系统结构相对简单，便于日常管理维护，系统故障率低；同时可用于煤矿井下采掘工作面不同型号带式输送机内，实用性强。

3）张紧调节效果好。变频自动张紧装置主要采用PLC控制器自动控制，与人工调节相比，变频自动张紧装置调节效果好、精度高，避免了因人工调节张力不合理，导致输送带跑偏、断带等事故。

5 实际应用效果

2019年7月，于2310巷SSJ-100型带式输送机上安装一套变频自动张紧装置，截止2020年1月巷道已掘进到位，通过6个月对变频自动张紧装置应用效果观察发现，该装置在应用过程中故障率低，操作相对简单，装置投入使用后巷道在后期掘进过程中未发生一起输送带因张力不合理，导致输送带跑偏、断带、电机烧毁等重大机电事故，全年可为煤矿节约输送机维修成本费用达30余万元。