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输送机用液压拉紧装置选型说明
【作者/来源:江苏高盛华宇电力设备制造有限公司】【发布时间:2010/6/24】
产 品 介 绍

1、前言
胶带拉紧装置是带式输送机(以下简称为胶带机)不可缺少的重要组成部分,它直接关系到胶带机的安全运行及使用寿命,对于大运量、长距离等大型胶带机而言更是如此。以往的带式输送机一般采用两种拉紧方式,即垂直拉紧方式和重锤塔架车式拉紧方式。
对于垂直拉紧方式,其优点是较好的利用了原有的空间位置,拉紧结构形式简单,拉紧装置本身不需要动力,维护量小。但垂直拉紧方式具有以下几点缺陷:
(1)拉紧滚筒及重锤箱悬挂在半空中,在胶带机检修时,松带、紧带及增减张紧力都很不方便,工人的劳动强度大,使得整机检修时间长、效率低。
(2)胶带机起、制动时,重锤上下振动,对胶带的冲击大,直接影响到胶带及胶带接头的使用寿命,易造成断带事故。
(3)胶带张力无法自行调整。此类拉紧方式始终以起动时所需的张紧力来选择配重的,所以,在胶带机正常运行时,胶带始终处于过张紧状态,对胶带、滚筒及托辊的损害都很大。
(4)具有明显的安全隐患:
a)万一发生断带(或断绳),配重下落带来的安全隐患;
b)增减配重时,给检修人员带来的安全隐患;
c)因为无法与胶带机集控装置连接进行远程控制,所以不具备保护功能;
d)当重锤拉紧行程不够时,会造成胶带打滑,以致于无法起动胶带机(此时必须缩短一截胶带)。
对于重锤塔架车式拉紧方式,除了具有和上述垂直拉紧方式相同的缺陷以外,还具有以下几点不足:
第一、此类拉紧方式需占用较大的场地空间。
第二、此类拉紧方式采用的改向滑轮较多,因滑轮生锈等因素会造成拉紧装置的动态响应滞后,继而造成胶带机起动时出现打滑现象。
第三、成本相对较高。此类拉紧方式的重锤塔架一般高达成10米以上,塔架的钢结构重量大,配重块的重量也大。从太钢2*90 m2烧结机易地大修工程胶带机的有关拉紧参数来分析,可以得出明确的结论。
DYL型胶带自控液压拉紧站以及后来拓展的ZLY型胶带自动液压拉紧装置是根据胶带机的工况特点,吸收世界工业发达国家的先进技术,考虑胶带在起动和正常运转时对拉紧力需要不同,经合理的胶带张力模型分析研究而设计的。它适合于煤矿、电力、港口、金属矿山、钢铁、建材等行业广泛使用。
2、组成结构
DYL型胶带自控液压拉紧站由液压泵站、张紧油缸、蓄能器、PLC可编程电气控制箱、滑轮组、高压胶管、钢丝绳及附件等组成,采用高可靠性PLC控制系统,以满足对张紧力的有效控制。
液压系统由液压源、溢流阀、液控单向阀、电磁换向阀和手动换向阀、截止阀、蓄能器及张紧油缸等组成。
电控系统主要由SIEMENS S7-200PLC系统(包括CPU224模块、EM223数字量输入/输出扩展模块、EM235模拟量扩展模块、TD200文本显示器)、空气断路器、接触器、中间继电器、变压器等组成。
配置特点:控制系统先进。作为工控领域国际公认的知名品牌,西门子公司享有盛誉,本系统人机界面、PLC等控制核心部件全部选用该公司的产品。其优点如下:
(1)完善的操作方式及故障处理手段
本系统的参数设定灵活、方便。所有参数设定和各种故障报警提示均采用汉字显示。电控箱面板上设有急停开关,便于发生事故时紧急停车。
(2)系统的可扩展性
西门子S7-200系统具有很大的扩展空间。既可以作为AS-1网的主站控制多台现场执行机构,也可以作为profibus—pp网的一个从站方便地纳入管控一体化的网络系统。
(3)经济性
由于S7-200属于小型PLC控制系统,性价比优于中、大型PLC控制系统,也减少了布线、维护方面的费用。
3、系统特征
(1)系统具备以下四种工作模式:近控(机旁)手动,近控(机旁)自动,远控(中控)手动和远控(中控)联动,四种模式可以通过机旁按钮任意切换。上电初始化设置可根据现场需要设定,出厂设置为:近控自动模式。
(2)液压系统中张紧油缸前腔工作压力分为四个等级:P1、P2、P3和P4,P1为系统起动压力,P2为正常工作压力,P3为系统停机时压力,P4为停机后的压力。系统压力由P1到P2,P2到P3改变时间段T1、T2,P1、P2、P3、P4、T1、T2,均可由TD200文本显示器上人为现场设定。

油缸压力变化简图
(3)系统工作方式和工作状态,于机旁控制箱的TD200文本显示器上实时显示,显示各种状态信息列表如附表(还可根据需要现场添加或删除,最多不得超过80条信息)。
⑤电控箱设置张紧力观测旋钮,张紧力通过压力变送器,送到PLC模拟量转换模块,经PLC换算,由TD200实时显示。
⑥系统具有上电自动检测远控按钮短路故障功能,如发现此类故障,张紧装置显示“张紧装置起动按钮上电短路”的故障信息。
⑦当张紧油缸碰到行程开关时,系统于TD200文本显示器自动显示“油缸到极限位置”故障信息。
4、自动张紧装置工作过程
(1)状态设定
①工况选择:张紧装置电控箱上电后,PLC初始化,将张紧装置工作状态设定为“自动近控”方式(可根据用户需要在四种工况中任选一种)。在机旁电控箱上,可通过按钮进行工况选择。
②常量设定:将常数设定旋钮打到设定位置,根据理论计算依次设定起动压力P1、工作压力P2、停车压力P3、停车后压力P4,在现场调试时,根据现场实际工况对P1、P2、P3、P4进行调整。
待以上状态设定完成后,将设定旋钮回复到工作状态。
(2)“中控联动”模式工作过程
由中控通过控制线发出“起动准备”信号,传送到机旁自动张紧装置电控系统(电控箱),电控箱接到起动准备信号后,起动液压系统投入工作,此时由溢流阀1控制,将张紧油缸对胶带的张紧力升至起动张紧力P1,开关箱内有一无源常开接点闭合,为胶带输送机集控装置送允许起动的信号,通过一磁霍尔元件检测胶带输送机转速,将转速信号送到电控箱内PLC,待胶带输送机运转正常后(中控通过控制线发出“运转正常”信号),PLC开始使溢流阀2控制压力下降,使油缸对胶带的张紧力逐渐下降至运行张紧力P2。此后,张紧装置一直动态保持P2张力值,直至中控发出停机信号为止。当中控发出停机信号时,有两种停机信号:第一种是正常停机,第二种是紧急停机。当中控“正常停机”信号发出后,张紧装置中PLC使溢流阀1逐渐将压力上升至设定值P3(即胶带输送机停机时的张力值)。胶带机停机后,系统将张力值自动保持在P4张力值。当中控紧急停机信号发出后,张紧装置起动至设定的胶带输送机停机时的张力值P3,完成此工作后自动张紧装置停止工作。系统接到正常停机信号,张紧装置在T2时间段内,将张紧力升由P2上调至P3。
在胶带输送机正常运行时,胶带张紧力通过压力传感器经压力变送器检测送到PLC。由于胶带的永久性变形等原因致使张紧力下降,当张紧力下降值在设定值P2的-10%以内时,张紧装置不动作;当胶带张紧力下降值超过-10%时,油泵启动运转,系统升压至P2的110%值。
为了防止压力变送器、溢流阀等张力控制及检测元件失灵,在张紧油缸前后装置有限位行程开关,一旦胶带张力超出设定范围,张紧装置发出故障信号(无源接点信号),迫使胶带机停机,同时TD200文本显示器显示张紧装置超限故障信息。
上述动作过程一旦设定,即按预定程序周而复始地工作。
当设定在“近控手动”模式时,张紧装置可单独进行工作,并可以对每种工况下的张力值等进行设定和调节。
当设定在“远控联动”模式时,自动张紧装置接受由中控室发出的指令进行联动运转。
5、主要技术特点
DYL型拉紧站具有以下几方面的特点:
(1)根据输送机的工况及对胶带张力的不同要求,可以任意调节输送机起动时和稳定运行时的拉紧力(拉紧力的调节范围由所选型号确定),完全可以达到起动时的拉紧力比稳定运行时的拉紧力大1.4-1.5倍的要求。电液系统一旦调定后,即按预定程序自动工作,保证胶带在理想状态下工作,克服了其他类型拉紧装置拉紧力或大或小、难以控制的弊病。
由于拉紧站的拉紧力可以根据需要自动调节,所以使输送机在稳定运行时的张力明显降低(一般可降低15-30%),在输送机基本参数不变的情况下,该拉紧站与其他类型的拉紧装置相比,可以降低胶带的强度等级,并能减小输送机的功率,因而能减少设备的初期投资及运行费用。
(2)响应快。带式输送机起动时,胶带的松边会突然松弛伸长,此时拉紧油缸在蓄能站的作用下,能立刻收缩活塞杆,及时补偿胶带的伸长量,减小了胶带松边对紧边的冲击,不但使得输送机起动平稳、可靠,而且较好地保护了胶带,可减少断带事故的发生。过也是其他绞车系列拉紧装置所无法比拟的特点。
(3)适应性强。该拉紧站现已系列化,适应范围较广,设计拉紧小车最大拉紧力为600kN,最大拉紧行程为24m,所以一般可满足各种大型带式输送机对拉紧系统的要求。
由于拉紧站仅由拉紧油缸与输送机的拉紧小车相连,所以可根据实际需要灵活地布置拉紧系统;当采用机头或中部拉紧时,拉紧油缸安装在输送机机身内;当采用机尾拉紧时,拉紧油缸既可以安装在输送机的尾部,也可以借助于平面改向滑轮组将拉紧油缸置于输送机机身外侧,因而给带式输送机的选型设计提供了方便。
(4)当发生断带或胶带被异物卡住等意外情况时,该拉紧站能立即终止带式输送机的运行;当输送机胶带出现打滑现象时,拉紧站能自动增加拉紧力。
(5)以往的绞车拉紧装置或重锤拉紧装置一般均采用多种滑轮组使拉紧钢丝绳多绳缠绕,不但使得拉紧系统复杂化,而且使得拉紧的动态响应特性差。DYL型液压拉紧站结构紧凑,拉紧用的钢丝绳缠绕的布置形式极为简单,因而简化了带式输送机的拉紧系统,使得拉紧的动态响应好,改善了带式输送机的运行特性。
(6)该拉紧站还可以与输送机的集控装置连接,以实现对拉紧站的远距离控制。另外,考虑到胶带机环境条件差的实际情况,DYL型拉紧站的液压泵站采用了集中油路阀块并且采取全封团式护罩结构,泵站与油缸及蓄能站之间采用胶管快速接头联接,保证了液压系统无外部泄漏。当带式输送机处于稳定运行阶段时,液压泵站仅起到“补油”的作用,因而泵站的运行时间极为短暂,确保了拉紧站的工作可靠性。
 
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