带最大正负功带式输送机运行工况的分析

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摘要： 文章分析了具有最大正功又具有最大负功发电运行状态带式输送机运行的各种工况，对相关专业有一定的借鉴意义。

Abstract： This article analyzed the various operation conditions of the belt conveyer with maximum positive work and maximum negative work in running state， and is of some referential significance for related specialties.

关键词： 最大正功；最大负功；起动；制动；停车；设计思想

Key words： maximum positive work；maximum negative work；start；stop；park；design idea

中图分类号：TD528 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）27-0061-02

0 引言

我们在煤矿运输设备的设计中常常遇到各种复杂工况，复杂工况的出现势必对煤矿运输设备的设计造成较大的影响。文章以某煤矿具有下运工况又具有上运工况的带式输送机为例分析其运行的各种工况。

技术参数：带宽B=1200mm，带速V=3.15m/s，运量Q=1500t/h，运距L=1650m（其中下运9°段为560m，上运4°段为1090m），带式输送机系统布置如图1。

1 正常空起

此工况为正常重起的特殊工况，即确认胶带上无物料时的起车工况。

2 正常空停

当输送机要实现正常空停时，此时的输送机可能刚结束给煤，输送机正处在负工运行状态。因此，这时就必须将液力制动器先行投入，并进行胶带加速及加速度的检测，控制加速度不超过0.25m/s2。在给煤机停止给煤180s后，胶带上的物料已经基本运出下运段，输送机即将变为正功运行。这时就可以将盘式制动器退出制动状态，再过350s后，输送机胶带上的物料全部运完，输送机失电停车。

3 正常重起

若胶带上装满了物料，当盘式制动器打开时，输送机将处在负工运行状态，而每次启动时并不可能得知输送机所处的工作状态。因此，就必须将盘式制动器先行投入，并进行胶带速度及加速度的检测，控制加速度不超过0.25

m/s2，以免出现飞车事故。若胶带上的物料不足以使输送机达到额定带速，则经一段时间的延时，待到输送机进入电动工况后，再启动机头部的驱动装置，之后当输送机达到额定带速时，将机尾的驱动装置也投入进去。若胶带输送机在盘式制动器打开一段时间后，达到了额定带速，机尾部的驱动装置将自动投入工作，经一段时间的延时以后，机头驱动装置也投入工作状态。这样，输送机的带载启动就全部完成。输送机将进入正常运行工况。

4 正常重停（事故停车）

当输送机重载停车时，有可能处于负工运行状态，盘式制动器必须先投入工作，并检测输送机的运行加速度。机头部驱动装置将首先断电停机，因机尾驱动装置的电机在下运过程中是起制动作用的，所以不用立即停电机，待过一段时间的延时后再断电停机。此后，输送机进入下运自动控制状态后，将根据不同的下运加速度，控制盘式制动器输出相应的制动力矩，以保证输送机的下运加速度控制在小于0.25m/s2的范围内。当输送机的速度小于1.0m/s时，电控将使盘式制动器投入制动状态，输送机实现带载停机。当然，仅上运段带载停机时，头部逆止器投入工作以保证系统安全。

5 正常运行

当机头、机尾驱动装置均投入运行，输送机达到额定带速后，液力制动系统退出工作状态，速度检测装置处于正常工作状态。经一段时间的延时，电控发出允许给煤信号，输送机进入正常运行状态。

6 超速制动

在正常运行过程中，速度检测装置始终检测着输送机的运行工况。当物料运量发生变化或其它原因造成输送机的带速超过一定数值时，输送机将根据下列程序进行工作。①一级超速（n≥1.02n0）。当输送机的带速超过电机同步转速的1.02倍时，为防止出现飞车的可能，要求给煤机停止给煤，液力制动器投入工作，液力制动器处在第一级（0.1MPa）的制动状态。经过一段时间的制动，若带速降到1.02倍电机同步转速以下，盘式制动器将退出制动状态，输送机返回到正常运行工况。若经一段时间的制动后，带速仍然未降到1.02倍电机同步转速，则自动进入正常重停工况。②二级超速（n≥1.04n0）。当输送机的带速超过电机同步转速的1.04倍时，盘式制动器进入第二级（0.2MPa）的制动状态。经一段时间的制动后，若带速降到1.02倍电机同步转速以下，盘式制动器退出制动状态，输送机返回到正常运行工况。若经一段时间的制动后，带速仍然未降到1.02倍电机同步转速，则自动进入正常重停工况。③三级超速（n≥1.06n0）。当输送机的带速超过电机同步转速的1.06倍时，程序应设定此时为重载事故状态。此时，盘式制动器进入第三级（0.3MPa）的制动状态，并立即自动进入正常重停工况，停车后事故信号留存，待事故排除后重新送电方可再次启动。

7 停电制动

①在煤矿井下由于事故产生采区突然停电是不可避免的，当出现这种情况时，由于输送机可能处在负功发电状态，若没有合适的制动保护将产生飞车事故，又由于此时已处于停电状态，没有任何动力能源来保证制动。②停电时，随动泵设在电动机的后输出端，通过电动机与滚筒弹性联接，当输送机为额定带速时，随动泵转速为电机的额定转速，并且只要传动滚筒转动，随动泵就会同时转动，就会有制动液输出，液力制动器就能提供足够的制动力。在带速未降到一定的速度时，设定盘式制动器不能投入制动工作状态，必须经过一定的延时（可调），方可投入制动工作。

8 设计思想

①根据输送机巷道走势以及输送机运行状态分析，电动机负载功率将随物料在胶带上的分布情况而发生不断的变化，输送机随时有可能从最大负功转变为最大的正功。②当输送机处在最大负功时，驱动装置应有足够的制动力来控制输送机的运行速度，避免越转越快造成飞车，以保证输送机的正常运行。该制动力正常情况下是由电动机来承担的，但是煤矿井下还会出现许多非正常的状态，另外当输送机需要满载停车时，电动机应当先停下来，这时就非常容易造成飞车事故。这样，就必须依靠附加的制动系统来保证输送机的正常运行，而该制动系统必须具有比较软的性能，它的投入或退出不应当给输送机带来冲击力，当需要它时应能立即投入，而不需要时应能快速退出。当需要使输送机停下来时，制动系统的制动力还必须能最终停住输送机。这就是软硬两级制动系统设计的客观要求。③当输送机处在最大正功时，驱动装置还必须有足够的动力来驱动输送机，若此时处在启动状态，驱动装置又必须具有一定的软启动性能，以提高胶带的使用寿命。

9 结语

该带式输送机既有最大正功运行的状态，又有最大负功发电运行的状态，它的正常运行状态又是负功发电运行状态。这样，就要求输送机既具有软启动性能又具有软硬两级制动的性能，输送机的电控应具有较高的技术水平，它应能随时监控输送机的运行状态，并能根据它的运行工况投入相应的驱动状态。下运带式输送机的运行及制动工况是很复杂的，应具有采区突然停电的制动保护功能。必须采用PLC工业电脑来控制输送机的运行状态，并根据运行中的速度情况发出相应的指令，从而达到使输送机完全处在微机的闭环控制之下，满足煤矿井下运输要求。另外，输送机还应具有煤炭部所规定的各种保护，各种设备均具有煤安标志和下井许可证。

参考文献：

[1]矿山运输与提升设备[M].北京：煤炭工业出版社，2004.

[2]宋伟刚.带式输送机动力学与控制[R].东北大学机械工程与自动化学院机械电子工程研究所，2010.

[3]DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册[S].冶金工业

出版社，1994.