下运带式输送机的带速控制.pdf

第 2 1 卷 2 O 0 7芷 第 4期 1 2 月 山东轻工业学院学报 J 0 U R N A L O F S H A N D O N G I N S T IT U T E 0 F L I G H T I N DU S T R Y V 0 1 ． 2 1 N o ． 4 De c．2 0叩 文章编号 1 0 0 4 4 2 8 0 2 0 0 7 0 4 0 0 8 8 0 3 下运带式输送机的带速控 制 赵延增 山东矿机集团有限公司 ， 山东 昌乐 2 6 2 4 0 0 摘要 介绍下运带式输送机的各种运行工况， 分析了下运带式输送机可能出现飞车工况时应注意的问题及采取的 相应措施； 阐明了控制带速、 避免飞车工况是下运带式输送机主要技术关键。提出工况判别式 ， 探讨不同工况下控 制带速的途径。 关键词 带式输送机 ； 工况判别式 ； 带速控制 中图分类号 T H1 3 7 ． 3 文献标识码 A Be l t s p e e d- c o n t r o l o f d o wn- d i r e c t i o n b e l t c o n v e y o r ZHAO Ya n z e n g S h a n d o n g M i n i n g M a c h i n e r y G r o u p C o ．1a d ， C h a ngl e 2 6 2 4 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t S e v e r a l wo r k i n g a c c i d e n t s o f d o wn - d i r e c t i o n b e l t c o n v e y o r we r e i n t r o d u c e d， wa y s o f s l o v i n g p o s s i b l e r u n n i n g a wa y p r o b l e ms we r e a n aly i ed ． Th e k e y t e c h n o l o g y o f d o wn - d i r e c t i o n be l t c o n v e y o r i s t o c o n t r o l bel t s p e e d a n d t o a v o i d e r u n n i n g a wa y． Th e wo r k i n g a c c i d e n ts a n a l y s i s p a t t e m wa s p rop d ed ． Th e me t h o d of c o n t r o l - l i n g be l t s p e e d i n d i ffe r e n t a c c i d e n ts Was g i v e n． Ke y wo r ds be l t c o n v e y o r ； wo rki n g ac c i d e n ts an a l y s i s p a t t e m ； me t h o d s of c o n t r o l l i ng be l t s p e e d 0 引言 从 已初步探 明的我 国煤炭储量 中， 煤的赋存情 况以倾斜和缓倾斜为主。直接沿煤层倾斜布置运输 机向下运输为最佳方案 ， 不仅有利于煤田开采 ， 且可 大大减少巷道工程量和建井周期 ， 缩短运距 ， 节省设 备投资和运营费用 ， 有显著的经济效益。 凡相对水平 面倾斜 向下运输的带式输送机， 本 文统称为下运带式输送机。下运带式输送机运行过 程中。 当电机实际转速超过同步转速时便进入再生 发电制动状态 ， 此时 ， 当带式输送机所受负载产生的 下滑力与各种阻力及电机 的制动力达到平衡 时。 带 式输送机便处于再生发 电制动的稳定运行状态 ， 如 果带速继续增加， 带式输送机便进入飞车状态。此 时若不加 以限制或停车 ， 将会 出现重大机械和人身 事故。因此 。 如何对下运带式输送机带速实施有效 的控制是避免出现飞车工况、 正常安全运行的关键。 1 下运带式输送机工况分析 当下运带式输送机受力情况满足下式时 ， 不会 出现飞车工况。 F3 ≤ Fl F2 F PNPz 1 式中 F1 为上分支运行阻力， N； F 2 为下分支运行阻 力， N； 为物料下滑力 物料提升阻力 ， N； F 为 附加阻力 ， N； P 为 电动机作用于皮带上的发 电制 动力 ， N ； P z 为皮带上的外加制动力 ， N 。 为方便讨论， 可暂时忽略不计， 1 式简化 为 牧稿 日期 ； 2 0 0 70 91 0 作者简介 赵延增 1 9 6 5 一 ， 男 ， 山东省昌乐县人 ， 山东矿机集 团有限公 司皮带机研究所设计室主任 、 主管工程师 ， 工学学士 ， 从事煤矿井下 皮带机设计工作 ． 维普资讯 第 4期 赵延增 下运带式输送机的带速控制 F 3 ≤F l F 2 P N P z 2 式 2 可作为下运带式输送机不出现飞车的工 况判别式。 下面分几种情况进行讨论 1 电动运行工况 当 P N ≤0 、 P z 0 时 ， 有 F 3 ≤F 1 F 2 3 此时电动机处于电动工况 ， 带式输送机可按平 运工况设计 ， 不存在飞车可能。 又 F1 gg o g g ． u ． L C O S ／ 4 F 2 q o g ， ， g． U ． L c o s fl 5 F 3 g ． g ． L s i n fl 6 gQ g ／ 3 ． 6 v 7 其中 c t ， 为皮带机运行阻力系数 ， 按水平工作条件选 取 当有载出现负功时， c U0 ． 0 1 2 。L为皮带机长 度 ， m； 为下运皮带机倾 角 ， 。 ； Q为输送量 ， t ／h ； 为带速， m ／ s ； g为每米物料重 ， N； g 为每米机长上托 辊转动部分重量 ， N； q ，， 为每米机长下托辊转动部分 重量 ， N； g o 为每米胶带重量， N。 将 3 、 4 、 5 、 6 、 7 联立解得 首先由耗能制动力 P 将带速降至正常带速的 1 ／ 3 ， 再加入停车制动力 P z 】 实现停车。 制动力 P z 的投入有两种方式。一种是断电或 停车时投入， 既安全可靠又节电效果好 ； 一种是始终 投入 ， 使电动机始终处于电动状态， 虽节 电效果差 ， 但可以简化制动系统 ， 降低下运带式输送机制造成 本， 上述制动力断电时可 以通过贮能器或随动泵提 供。 4 下运带式输送机过载工况下的带速控制 处于再生发电制动工况稳定运行中的下运带式 输送机 ， 当出现过载时 F 3 F l F 2 P N ， 如果不投 入外力制动， 带速会继续增加而进入飞车工况。此 时投入外力制动 P z ， 有 F 3 F 1 F 2 P NP z 1 2 使带式输送机减速运行 ， 待带式输送机运行速度小于 飞车临界速度后 ， P 解除。以后每当过载时上述过 程重复进行， 使带式输送机稳定在额定带速下运行。 为保证下运带式输送机远离飞车工况运行， 也 可通过用 阻尼部件对下运带式 输送机进行工 况改 造 。 Q ≤ 2 g 。 g g 8 2 下运带式输送机的制动方法 利用式 8 即可求出下运带式输送机不会出现 发电工况可以按平运工况处理的最大输送量。 2 再生发电制动运行工况 下运带式输送机在再生 发电制动工况下运行 时， 不外加制动力 P z ， 仅靠 电动机再生发 电制动就 可控制带速 ， 不会出现飞车时有 F1 F 2 F1 F 2 P时， 即电动机再 生发电制 动力 达到了最大值 ， 而负载还继续增加 时 ， 带式输 送机将失控而进入飞车工况 ， 设计时应予避免。 3 下运带式输送机的停车工况 下运带式输送机在再生发电制动工况下运行 ， 突然断电或停车 ， 为避免进入飞车工况有 F 1 F 2 F 3 ≤F 1 F 2 P z 1 1 即停车时 ， 电动机断电， P 0 。 外加制动力由两部分组成 P 为耗能制动 软 制动 力 ， N ； P z 】 为停车制动 硬制动 力 ， N 。 带式输送机系统从运行状态到停机的过程中， 巨大的机械能除 由输送机的运行阻力消耗外， 其余 的能量都要由制动装置消耗， 特别是下运带式输送 机的速度控制所需的制动功较 大， 制动力主要依靠 电动机 的再生发 电制 动。但是 在过 载有飞车可能 时 ， 突然断电或停车时 ， 以及对带式输送机进行运行 工况改造时 ， 都必须投入外加制动力 ， 制动装置必须 可靠 ， 否则将导致机毁人亡的重大事故 ， 下面介绍几 种主要方法。 1 阻尼托辊 利用 阻尼托辊 可实现下运带式输送机工况改 造， 尤其是部分运量、 倾角都不很大， 但将会在再生 发电制动状态下运行 的下运带式输送机 ， 通过采用 阻尼托辊有 F l F 2 F 3 ≤ F I F 2 P z 1 3 阻尼托辊的总阻力 P z P z ， 使皮带机只能在 电动工况下运行 ， 不会出现飞车工况 ， 从而大大简化 了下运带式输送机设计 ， 降低了制造成本。 阻尼托辊耗能及平衡 温度 见表 1 ， 每个 阻尼托 辊不得超过推荐耗能功率， 否则发热过大不利 于安 全生产。 维普资讯 山东轻工业学院学报 第 2 1 卷 表 1 各种规格托辊耗能与平衡温度关系 2 液力制动器 液力制动的原理是将 系统的动能转化为热能 ， 通过冷却装置把热能耗散掉。液力制动器的构造类 似于液力偶合器。液力制动器作换能器 ， 在液力制 动器内装有泵轮和涡轮 ， 泵轮与输送机 的驱动轴相 连。在输送机工作时， 泵轮空转 ， 涡轮固定不动。在 钱动时 ， 向制动器腔内充注工作液体， 这时主机通过 泵轮带动工作液高速旋转， 将机械能转化为液体动 能 ， 工作液进入涡轮后与固定不动的涡轮碰撞 ， 液体 的动能转化为热能 ， 其制动力矩为 Mb 札7 n b 2 D 1 4 其中 b 为泵轮力矩系数 ； ／ ／ b 为泵轮转速 ， 它与滚筒 的转速相 同； 7为工作液的 比重； D 为工作 腔有效 值。 从式中可以看 出， 制动力矩与转速 的平方成正 比。液力制动器的这一特性可有效的限制下运带式 输送机的“ 飞车” 。调节进出油量又可达到调节制动 力矩， 由于这种制动具有无级调速作用 ， 又 叫软制 动。该类装置已成功地用于大倾角下运带式输送机 上， 与监控系统结合实现了对下运带式输送机运行 速度的稳定控制。 3 闸盘制动器 下运带式输送机停车过程中， 通过液力制动器 的制动 耗能 作用 ， 使带速在 规定 的减 速度范 围 0 ． 1 ～0 ． 3 m ／ s 2以下 内减速。但液力制动器在输 送机带速较低时其制动力矩很小 ， 只能使输送机减 速不能停车， 所以当带速减至额定带速的 1 ／ 3时， 通 过盘形制动器夹紧固定在滚筒两侧或高速轴上的闸 盘实现制动停车。也可采用闸轮制动。 4 飞带捕捉器 飞带捕捉器由游动车和重锤装置组成。当各种 制动施加后 ， 传动滚筒停止转动 ， 而皮带打滑仍继续 运行时， 通过检测系统使飞带捕捉游动车夹紧胶带， 小车与重锤相连 ， 利用小车滑行重锤耗能的办法使 带速降低直到停车。 实践表明一般下运带式输送机可以不采用该装 置 ， 对于 1 6～2 9 的大倾角下运皮带机 ， 当环境有大 量淋水等特殊情况时， 作为一种保护措施， 可以根据 实际情况选用。 3 结束语 通过对下运带式输送机各种运行工况进行 分 析 ， 提出了避免飞车工况的带速控制方法和保护措 施 ， 不仅对下运带式输送机 的整体设计提供 了技术 帮助， 而且对我国带式输送机行业及使用部 门有着 显著的经济效益和社会效益。 参考文献 [ 1 ] 于学谦 ． 矿井运输设备 [ M] ． 徐州 中国矿业大学 出版社 ， 1 9 9 9 ． [ 2 ] 袁纽 ， 梁之洵 ． 运输机械设计选用 手册 上册 [ M] ． 北京 化学 工业 出版社 ， 1 9 9 9 ． [ 3 ] 张喜军 ， 张尊敬 ． Ⅱr Ⅱ A 型带式输送机设计手 册[ M] ． 北京 冶金工业出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 4 ] 王修宏 ， 侯洪伟 ． 液力制动器在下运带式输送机 上的应用研究 [ J ] ． 煤矿机械， 2 0 0 3 ， 5 1 0 8 1 28 1 7 ． [ 5 ] 李煜． 带式输送机和主要部件设计计算与产品技术参数资料及 国内外标准规范实用手册[ M] ． 北京 北方工业出版社 ， 2 O O 6 ． 维普资讯