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0  引言
    晉城煤業集團寺河礦是2002年投產的高產高效現代化大型礦井，工作面采用長壁大采高綜采，工作面順槽長度在3 000m左右，順槽膠帶輸送機選用了澳大利亞ACE公司的1.4m帶式輸送機，實現了長距離、大運量、高速度的要求。但是該輸送機價格昂貴、維護難度大、使用成本高。為此，集團公司機電總廠根據引進設備的主要技術參數，借鑒國內帶式輸送機中先進的液壓自動張緊裝置以及澳大利亞ACE公司帶式輸送機先進的控制理念，研制開發了滿足寺河礦井大采高工作面順槽運輸要求的DSJ140/250/3×400可伸縮帶式輸送機。
1  主要技術參數
    DSJ140/250/3×400可伸縮帶式輸送機的主要技術參數如下：
    帶寬(mm)：    1400；
    運量(t／h)：    2 500;
    帶速(m／s)：    3.5；
    功率(kW)：    3×400;
    機長(m)：    2 000;
    儲帶(m)：    20。
2 DSJ140/250/3×400可伸縮帶式輸送機的創新點
    該皮帶機的創新點主要體現在其具有啟停速度可調的變頻軟啟動裝置、可適時調節皮帶張力的液壓自動張緊裝置以及可編程的自動控制系統。
2.1  變頻軟啟動裝置
    所謂軟啟動是指機械系統即使是在滿載的工況下也能按照比較理想的速度逐步克服整個系統的慣性而平穩地啟動。就皮帶機而言，理想的啟動應滿足以下幾點要求：①降低電機啟動電流和縮短啟動電流的沖擊時間，減少對其它在網電器設備的影響；②保證在啟動過程中作用在機械設備上的啟動沖擊量最小，從而延長減速器、膠帶等關鍵部件的使用壽命；③多驅動功率平衡；④啟動過程可控。
    由于輸送機在啟動之前，輸送帶處于松弛狀態，為避免輸送帶的沖擊，將輸送帶拉緊啟動可進一步改善啟動峰值張力作用。這樣，需要在啟動開始階段加入時間延遲段，延遲段的速度一般取為設計帶速的10%。在延遲段內，下垂皮帶被張緊，延遲段結束后，按最小加速度或最小沖擊的方式完成輸送機的啟動過程，從而最大程度地降低了膠帶輸送機的啟動張力。在實際研發過程中，通過分析，采用了Dodoge啟動曲線作為該機的啟動曲線。Dodoge最佳啟動曲線見圖1。
    目前國內煤礦井下用帶式輸送機常用的軟啟動裝置為調速型液力偶合器，可通過調節工作腔液體的充滿度來改變輸出轉速和轉矩，具有一定的軟啟動功能和調速能力，但限于其傳動原理和結構，調速型液力偶合器在軟啟動的功能和性能上遠遠無法滿足要求。其缺點表現在：①其輸出轉速與輸入轉速之比通常不能高于97%，且存在較大的功率損失，發熱十分嚴重，顯著降低了傳動系統的效率；②電機的啟動電流仍然較大（5倍～8倍的額定電流），因此電動機的啟動次數要受到嚴格限制，且其有效調速范圍較小，可控性也較差；③其體積龐大，系統復雜，并且具有高速旋轉的大直徑部件，往往難以滿足對安裝空間有一定限制的應用場合的需求。
    近年來，也有些皮帶機采用進口CST減速器來實現軟啟動功能，但因其價格昂貴，也不是十分理想的軟啟動裝置。
    變頻調速軟啟動是通過改變電動機輸入電源的頻率，從而改變電機轉速來實現軟啟動的。從技術的角度來看，電動機的變頻調速是實現大型機械設備軟啟動和無級調速比較理想的方法之一。值得關注的是，變頻軟啟動在低電壓、小功率方面應用非常成功，己被大家所接受，但在大功率、高電壓情況下由于不能解決變頻器的散熱問題和價格問題而受到限制，特別是在煤礦井下這種特殊環境下，大功率、高電壓變頻技術的應用尚是空白。晉煤集團機電總廠在總結開發200kW變頻軟啟動器的成功經驗基礎上，采用熱管技術解決了煤礦井下用大功率變頻器的散熱與隔爆等難題，開發了400kW變頻軟啟動器，即QJZ - 400/1140BPR型變頻軟啟動裝置。該裝置啟動過程中可按預先設定的參數運行，根據電機的負荷變化自行調整電機工作電壓和頻率，輸出恒定的轉矩，并實現功率平衡。同時該裝置具有工頻、變頻切換功能，當變頻器啟動運行到電機額定轉速時，變頻運行退出，切換到工頻運行，自身脫機。這樣不僅滿足了皮帶機的軟啟動特性要求，而且延長了變頻器中重要元件的使用壽命。
2.2膠帶自動張緊系統
    在一部皮帶機的總成本中，膠帶成本占將近1/2，可見保護好膠帶、提高其使用壽命對于降低帶式輸送機綜合成本意義非常。為改善膠帶在啟動及運行過程中的狀態，除在啟動時應用變頻軟啟動技術外，在設計中采用了液壓自動張緊技術對膠帶所受張力進行適時控制。
    皮帶機在啟動和正常運行中的張力是不同的。即使在運行過程中，由于載荷的變化和其它因素的影響張力亦不盡相同。在確保膠帶不打滑及滿足托輥間下垂度的前提下，為使膠帶始終保有最合理的張力，就必須使張緊裝置具備如下性能：①張緊力可根據膠帶的需要任意調節；②反應要快，可根據需要及時響應；③可實現自動監控。為實現以上功能，在皮帶機的某些部位設置傳感器，用以感知皮帶運行中張力的變化，傳感器與PILC控制裝置連接。同時，在主驅動滾筒和改向滾筒上均裝上測速傳感器。當皮帶運行過程中發生張力變化時，由控制器來控制相應動作，通過油缸活塞桿的運動來調節皮帶張力，從而適應負載隨時變化對張力的不同需求，使膠帶始終保有最合理的張力，以保證膠帶啟動平穩，運行安全可靠，同時可延長膠帶的使用壽命。因其是按實際運行中的張力要求來設定壓力值的，所以膠帶保有的張力是比較合理的，這就保證了膠帶在滿足使用需要的前提下，始終處于一種輕松自然的狀態中。
2.3  自動控制系統
    自動控制系統實現了對整部皮帶機的變頻軟啟動、膠帶張緊裝置、KPZ盤式制動器及PROMOS皮帶保護系統的集中控制，并將各種運行參數、狀態通過觸摸屏顯示出來，實現了人機對話，使操作者更為直觀地監測到皮帶機的運行狀況。當發生故障后，能迅速判斷出是哪個環節發生問題，以便及時排查。圖2為電氣控制系統圖。
3結語
    DSJ1401250/3×400型可伸縮帶式輸送機己于2003年底研發成功，到目前為止，己為寺河礦提供6部，井下使用效果良好，完全達到了國產化的要求。為晉煤集團節省了進口設備資金．同時也拓寬了機電總廠的產品類型，取得了良好的經濟效益和社會效益。