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l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,粘液盤與絞車輸人軸連接,輸人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足靜止的.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—7.5MPa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3MPa),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”按鈕釋放膠帶期問,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)置于“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.控制器將膠帶張力調(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5s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lOkN).當(dāng)張力被調(diào)節(jié)到10kN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5kN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。
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。
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
工作負荷:0~120kN
額定精度:196
防護等級:IP67
靈敏度約:1.5 mVN
額定電橋電阻:3500
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0—15mV電壓信號轉(zhuǎn)換放大為4~20mA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lOv直流激勵電壓給測力傳感器.在1 500f/min時,速度傳感器的額定脈沖頻率是625Hz.在投人離合或甩開閘后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。
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。
(l)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.
(2)電機超速保護.在絞車電機啟動后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800℃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)論
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、充州礦務(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6762 m(運量2500t/h)固定輸送機的張緊技術(shù)便采用了該裝置,可以預(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。