1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
APW張緊裝置由絞車(chē)電機(jī)、濕式盤(pán)形離合器、防反轉(zhuǎn)濕式制動(dòng)閘、減速機(jī)、絞車(chē)滾筒、 測(cè)力傳感器、保護(hù)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及司機(jī)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(chē)基礎(chǔ)組塊上，當(dāng)絞車(chē)安裝到組塊上后，充美孚424油到絞車(chē)油箱的合理液位處，利用濕式盤(pán)形離合器防反轉(zhuǎn)濕式制動(dòng)閘，通過(guò)保持、纏進(jìn)或放出鋼絲繩來(lái)控制皮帶的張力，其控制系統(tǒng)綜合了定時(shí)和順序等邏輯控制，采用PID控制調(diào)節(jié)皮帶張力，通過(guò)安裝在絞車(chē)鋼絲繩上的測(cè)力傳感器作為張力反饋，根據(jù)輸送機(jī)的運(yùn)行狀況啟動(dòng)絞車(chē)電機(jī)，控制調(diào)節(jié)絞車(chē)濕式盤(pán)形離合器和防反轉(zhuǎn)濕式制動(dòng)閘．當(dāng)完成啟動(dòng)、停止、卷帶等順序后，便分階段將絞車(chē)張力下降到合適的張力并保持不變，即使輸送機(jī)或其負(fù)荷發(fā)生變化，絞車(chē)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(guò)控制濕式盤(pán)形離合器和防反轉(zhuǎn)濕式制動(dòng)閘調(diào)節(jié)輸送機(jī)膠帶的張力，即通過(guò)激勵(lì)離合器張緊膠帶，通過(guò)激勵(lì)制動(dòng)釋放膠帶。其工作原理如圖2所示。
濕式盤(pán)形離合器由一組粘液盤(pán)和鋼襯盤(pán)組成，粘液盤(pán)與絞車(chē)輸人軸連接，輸人軸隨著絞車(chē)電機(jī)旋轉(zhuǎn)； 鋼襯盤(pán)與絞車(chē)輸出軸連接。輸出軸在離合器咬合前足靜止的．當(dāng)粘液盤(pán)與鋼襯盤(pán)接觸后，由于液壓油缸的作用，鋼襯盤(pán)帶動(dòng)APW輸出軸旋轉(zhuǎn)，最終輸出軸帶動(dòng)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(guò)低（低于3MPa），否則會(huì)引起離合器打滑，無(wú)法實(shí)現(xiàn)皮帶張緊．
運(yùn)行時(shí)，絞車(chē)電機(jī)以接近于同步轉(zhuǎn)速(相對(duì)于4級(jí)電機(jī)1480r/mim)的速度運(yùn)行，激勵(lì)離合器后，依靠離合器的偶合作用，電機(jī)軸扭矩很快傳遞到輸出軸，由于絞車(chē)的固有慣量很小，絞車(chē)輸出軸很快被加速至電機(jī)速度，絞車(chē)滾筒即纏繞鋼絲繩張緊皮帶，此時(shí)絞車(chē)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，由于電機(jī)帶上負(fù)荷的原因其轉(zhuǎn)速略有下降（典型為1.5%）．離合器工作時(shí)，從無(wú)載到滿(mǎn)載，絞車(chē)電機(jī)電流明顯增加，但由于絞車(chē)是短時(shí)負(fù)載，電機(jī)不會(huì)發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象； 控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)離合器可以控制張緊小車(chē)的速度，膠帶張力是由帶有剎車(chē)防反倒轉(zhuǎn)裝置的濕式制動(dòng)閘維持。
防反轉(zhuǎn)濕式制動(dòng)閘同樣由一組粘液盤(pán)和鋼襯盤(pán)組成，粘液盤(pán)與剎車(chē)套相連且是靜止的，鋼襯盤(pán)與防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連，防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鎖住APW輸出軸．當(dāng)激勵(lì)濕式制動(dòng)閘后，在液壓壓力作用下松開(kāi)剎車(chē)，鋼襯盤(pán)和APW輸出軸將自由旋轉(zhuǎn)，此時(shí)絞車(chē)依靠皮帶固有張力松開(kāi)鋼絲繩釋放張力，絞車(chē)電機(jī)在其負(fù)載的拖動(dòng)下也加速運(yùn)行．當(dāng)其轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速時(shí)，絞車(chē)電機(jī)發(fā)電運(yùn)行，此時(shí)電機(jī)工作在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，制動(dòng)閘同時(shí)采用速度反饋保護(hù)，將絞車(chē)電機(jī)速度限制在剛好高于同步轉(zhuǎn)速的一個(gè)恒定的速度范圍內(nèi)，防止電機(jī)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(dòng)狀態(tài)、自動(dòng)狀態(tài)、卷帶狀態(tài)及備用狀態(tài)。圖3為絞車(chē)本安操作箱，操作箱上具有皮帶張力顯示：同時(shí)，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(chǎng)家的系統(tǒng)銜接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊．
(1)手動(dòng)狀態(tài)，在手動(dòng)狀態(tài)下，使用“急停”自鎖按鈕啟動(dòng)和停止絞車(chē)電機(jī)：“急停”自鎖按鈕只能在手動(dòng)和卷帶狀態(tài)下運(yùn)行操作．當(dāng)絞車(chē)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，張力并不變化，只有通過(guò)“緊帶”按鈕來(lái)增加絞車(chē)張力，按下“緊帶”按鈕，APW張緊裝置就投入離合器去纏進(jìn)絞車(chē)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(yùn)行后約0.5s禁用按鈕，以便限制離合器運(yùn)行的最大頻率，即限制皮帶張緊速度，限制儲(chǔ)帶倉(cāng)游動(dòng)小車(chē)的移動(dòng)速度．防止皮帶張力不均勻而損傷皮帶。同時(shí)控制系統(tǒng)在絞車(chē)最大張力設(shè)置值(50kN)處禁用絞車(chē)“緊帶”按鈕。
按下“松帶”按鈕去松開(kāi)濕式制動(dòng)閘，張緊裝置允許絞車(chē)鋼絲繩放出，只有當(dāng)輸送機(jī)皮帶具有足夠的皮帶張力拉出鋼絲繩時(shí)，絞車(chē)才將放出鋼絲繩，絞車(chē)鋼絲繩將以一接近恒定的速度放出，即釋放膠帶張力，此時(shí)絞車(chē)電機(jī)提供的是發(fā)電式制動(dòng)．在釋放膠帶張力期間，膠帶儲(chǔ)能張力非常大，故在按住“松帶”按鈕釋放膠帶期問(wèn)，控制系統(tǒng)每次運(yùn)行后約0.5s禁用“松帶”按鈕，以便限制濕式制動(dòng)閘運(yùn)行的最大頻率，即限制膠帶釋放速度，限制儲(chǔ)帶倉(cāng)游動(dòng)小車(chē)的移動(dòng)速度，防止游動(dòng)小車(chē)制動(dòng)失敗發(fā)生飛車(chē)現(xiàn)象，同時(shí)也保護(hù)絞車(chē)電機(jī)防止其超速。在絞車(chē)釋放膠帶張力期間，若膠帶的反饋張力超過(guò)140kN，則“松帶”按鈕并不直接操作濕式制動(dòng)閘，這也就是防止絞車(chē)電機(jī)超速，只有在絞車(chē)的反饋張力小于140kN時(shí)，“松帶”按鈕才可以使能操作濕式制動(dòng)閘。
在APW張緊裝置運(yùn)行在手動(dòng)狀態(tài)期間，若輸送機(jī)膠帶張力超過(guò)所設(shè)定的最大張力（通常為90kN）達(dá)3s時(shí)，絞車(chē)電機(jī)將停機(jī)．
(2)自動(dòng)狀態(tài)。將操作箱狀態(tài)選擇開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”位置時(shí)，APW張緊裝置便選擇工作在自動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)輸送機(jī)控制系統(tǒng)啟動(dòng)輸送機(jī)沿線(xiàn)預(yù)警警鈴后，開(kāi)始啟動(dòng)絞車(chē)電機(jī)：在輸送機(jī)停止后20s．即停止絞車(chē)電機(jī)運(yùn)行，啟動(dòng)張力一般被設(shè)定為50kN．運(yùn)行張力一般被設(shè)定為30kN，絞車(chē)通過(guò)操作濕式盤(pán)形離合器增加膠帶張力，操作濕式制動(dòng)閘降低釋放膠帶張力．在每次運(yùn)行后0.5s兩者均被禁用，以便限制最大運(yùn)行速度．控制器將膠帶張力調(diào)整到啟動(dòng)張力( 50kN)．并且當(dāng)膠帶張力在50kN的啟動(dòng)張力值之內(nèi)達(dá)5s后，絞車(chē)的張力OK信號(hào)被激活，它允許膠帶啟動(dòng)器啟動(dòng)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行膠帶，輸送機(jī)主電機(jī)啟動(dòng)后，膠帶張力開(kāi)始釋放，到90S后，膠帶張力從啟動(dòng)張力又降到運(yùn)行張力．
(3)卷帶狀態(tài)．通過(guò)將操作箱狀態(tài)選擇開(kāi)關(guān)打到“卷帶”位置來(lái)選擇卷帶狀態(tài)，在卷帶狀態(tài)下，APW張緊裝置自動(dòng)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(jī)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(chē)電機(jī)。
(4)備用狀態(tài)。APW張緊裝置對(duì)膠帶張力的精確控制調(diào)節(jié)的程度依賴(lài)于測(cè)力傳感器．由于任何測(cè)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(cè)力傳感器的反饋張力保持在其死區(qū)內(nèi)達(dá)到設(shè)定的最短時(shí)間時(shí)，絞車(chē)將自動(dòng)停機(jī)且保持。當(dāng)進(jìn)入備用狀態(tài)時(shí)，絞車(chē)將持續(xù)監(jiān)視皮帶張力，若膠帶張力不在死區(qū)內(nèi)時(shí)，APW將重新激活，重新激活時(shí)間一般少于3s，它激活之后即開(kāi)始增加或釋放皮帶張力。若膠帶張力在設(shè)定點(diǎn)5kN范圍內(nèi)至少達(dá)到180s，絞車(chē)將停機(jī)：若絞車(chē)張力超過(guò)設(shè)定點(diǎn)SkN達(dá)至少2s．絞車(chē)將重新激活。
4、張力反饋
APW張緊裝置主要采用測(cè)力傳感器來(lái)測(cè)量膠帶張力。
測(cè)力傳感器安裝在游動(dòng)小車(chē)與絞車(chē)的鋼絲繩上，其測(cè)量范圍0-200kN，絞車(chē)工作范圍5—50kN．測(cè)力傳感器的最小張力反饋設(shè)置值通常為5kN．若在自動(dòng)狀態(tài)下膠帶的反饋張力小于最小張力設(shè)定值達(dá)3s以上，則將出現(xiàn)欠張力跳閘且故障鎖定，但通過(guò)保護(hù)復(fù)位按鈕可將欠張力跳閘復(fù)位。
測(cè)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(guò)最大張力設(shè)定值達(dá)3s以上，在手動(dòng)或自動(dòng)狀態(tài)下時(shí)，絞車(chē)都將出現(xiàn)過(guò)張力跳閘且故障鎖定，通過(guò)保護(hù)復(fù)位按鈕可將過(guò)張力跳閘復(fù)位。
測(cè)力傳感器是一個(gè)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(diǎn)之間，測(cè)力傳感器規(guī)格參數(shù)如下：
勵(lì)磁電壓：10v直流
工作負(fù)荷：0～120kN
額定精度：196
防護(hù)等級(jí)：IP67
靈敏度約：1.5 mVN
額定電橋電阻：3500
部件號(hào)：KT12000
固定螺栓弓形銷(xiāo)APW張緊裝置含有一個(gè)應(yīng)變片信號(hào)轉(zhuǎn)換器，它是一個(gè)微弱信號(hào)放大器，將測(cè)力傳感器的輸出0—15mV電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換放大為4～20mA直流信號(hào)并作為張力反饋，應(yīng)變片信號(hào)轉(zhuǎn)換器同時(shí)提供lOv直流激勵(lì)電壓給測(cè)力傳感器．在1 500f/min時(shí)，速度傳感器的額定脈沖頻率是625Hz．在投人離合或甩開(kāi)閘后2s，開(kāi)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(shí)，即滑差大于120Hz時(shí)，絞車(chē)將停機(jī)。
5、功能保護(hù)
為了保證輸送機(jī)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(hù)功能。
(l)離合打滑保護(hù)。監(jiān)測(cè)絞車(chē)電機(jī)軸和輸出軸之間的滑動(dòng)，在離合作用期間和絞車(chē)正處于保持張力時(shí)監(jiān)視離合滑動(dòng)．
(2)電機(jī)超速保護(hù)．在絞車(chē)電機(jī)啟動(dòng)后2s開(kāi)始，系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)視著絞車(chē)電機(jī)的絕對(duì)速度。絞車(chē)電機(jī)速度的正常工作范圍為1420～1580r/min，若速度超出此范圍．絞車(chē)將立即停機(jī)。
(3)張緊小車(chē)限位運(yùn)行。在張緊小車(chē)的軌道兩頭裝有空限位和滿(mǎn)限位開(kāi)關(guān)，防止張緊游動(dòng)小車(chē)被拉出軌道．
(4)泵壓力保護(hù)。絞車(chē)壓力若在20s之內(nèi)無(wú)法達(dá)到3MPa，或者絞車(chē)壓力持續(xù)3s低于3MPa．絞車(chē)將停止運(yùn)行．
(5)油溫保護(hù)，當(dāng)油溫持續(xù)2s超過(guò)800℃時(shí)，絞車(chē)將停止運(yùn)行，當(dāng)油溫低于70℃時(shí)，絞車(chē)會(huì)自動(dòng)復(fù)位．
(6)張力超限保護(hù)．當(dāng)膠帶張力持續(xù)3s超過(guò)90kN或低于10kN時(shí)，絞車(chē)將停止運(yùn)行．
(7)其它保護(hù)．電機(jī)漏電、熱過(guò)載、跳閘保護(hù)及低油位保護(hù)。
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(dòng)態(tài)性能．我國(guó)的神華集團(tuán)、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(jī)均使用這種張緊裝置，國(guó)內(nèi)礦井最長(zhǎng)的6000m(運(yùn)量2500t/h)順槽輸送機(jī)和6762 m(運(yùn)量2500t/h)固定輸送機(jī)的張緊技術(shù)便采用了該裝置，可以預(yù)見(jiàn)，這種新型張緊裝置不僅在高產(chǎn)高效長(zhǎng)壁工作面的可伸縮順槽輸送機(jī)上普遍應(yīng)用，而且在大運(yùn)量、長(zhǎng)距離、高速度的固定帶式輸送機(jī)上使用量也在不斷擴(kuò)大，它確實(shí)是一種值得推薦的帶式輸送機(jī)張緊裝置。
