長(zhǎng)距離大輸送量的
帶式輸送機(jī)廣泛的應(yīng)用于煤炭、冶金、港口等行業(yè)的散料輸送與搬運(yùn)。它具有輸送距離長(zhǎng)（500 m以上）、輸送量大、輸送帶傾斜度大及多電機(jī)大功率驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái)，這類(lèi)機(jī)械的驅(qū)動(dòng)裝置均以電機(jī)、限矩型液力耦合器、減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)輥組成。雖然這一驅(qū)動(dòng)組合在起動(dòng)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，但由于啟動(dòng)過(guò)程的不可控性和其軟啟動(dòng)的限矩型液力耦合器的固有特性，存在著啟動(dòng)平穩(wěn)性差、沖擊大的問(wèn)題。其后果就是皮帶受到啟動(dòng)時(shí)的反復(fù)沖擊力后容易在皮帶上產(chǎn)生橫向性的裂口，造成帶式輸送機(jī)在運(yùn)行中皮帶突然崩斷的突發(fā)故障。
沈陽(yáng)煤炭設(shè)計(jì)院新技術(shù)開(kāi)發(fā)公司針對(duì)這一缺陷，研究開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)用于帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)的愛(ài)可姆(AACM)系統(tǒng)，并成功的應(yīng)用于神華集團(tuán)準(zhǔn)格爾能源有限公司黑岱溝露天煤礦的2條長(zhǎng)距離大輸送量帶式輸送機(jī)的改造，不但完全消除了斷帶缺陷，并衍生出了保證設(shè)備安全運(yùn)行和日常檢修的多種功能。經(jīng)過(guò)對(duì)該帶式輸送機(jī)近2年運(yùn)行過(guò)程的跟蹤隨訪，其特點(diǎn)和效果總結(jié)如下。
1、改造的帶式輸送機(jī)的工況參數(shù)
(1)帶式輸送機(jī)的輸送長(zhǎng)度為700m
(2)帶式輸送機(jī)的帶寬1.4m，膠帶厚度20 mm。
(3)最大輸送傾斜度約200。
(4)雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，單臺(tái)電機(jī)功率355 kW、轉(zhuǎn)速1500 r/min。
(5)驅(qū)動(dòng)輥直徑Im。
(6)單臺(tái)帶式輸送機(jī)的輸送能力為2 500 t/h。
(7)煤礦設(shè)計(jì)年產(chǎn)量12.0 Mt、日產(chǎn)60 kt。
(8)三班制運(yùn)行，交接班時(shí)停機(jī)l一1.5 h。一天正常啟動(dòng)3次。
(9)皮帶工作運(yùn)行線速度為4.5 m/s
(10)帶式輸送機(jī)正常啟動(dòng)時(shí)為空載。
2、改造前的運(yùn)行狀況及提出改造的預(yù)期目標(biāo)
黑岱溝露天煤礦建于1996年，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量12 Mt．選后煤最后輸送到煤倉(cāng)的2條長(zhǎng)距離大輸送量的帶式輸送機(jī)采用限矩型液力耦合器作為軟啟動(dòng)設(shè)備。但是，每次啟動(dòng)時(shí)都會(huì)出現(xiàn)脈沖式的沖擊抖動(dòng)現(xiàn)象，直到電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速才能正常運(yùn)行。自煤礦投產(chǎn)到2002年的6年中，共發(fā)生皮帶突然崩斷故障10多次。而發(fā)生斷帶的原因就是啟動(dòng)時(shí)對(duì)皮帶的沖擊力逐漸在皮帶上形成橫向損傷性裂口所致。每斷一次帶所造成的后果是：
(1)要停產(chǎn)72 h連續(xù)搶修才能修復(fù)，直接發(fā)生的修理費(fèi)用大約5—6千元；
(2)停產(chǎn)3天損失0.18 Mt煤的輸送量，造成巨大的間接經(jīng)濟(jì)損失；
(3)需要10多個(gè)工人花l天的時(shí)間清理散落的煤塊；
(4)斷帶時(shí)在膠帶自重和負(fù)載的作用下，膠帶下滑形成狀態(tài)，折彎處膠帶膠層內(nèi)的鋼絲受力彎曲變形，斷口處呈形狀，以后在接帶處和折彎變形的地方就形成了新的斷帶隱患。
因此，帶式輸送機(jī)的斷帶問(wèn)題成了安全生產(chǎn)的最大隱患，也成了幾年來(lái)煤礦迫切希望解決的重要問(wèn)題。提出改造的預(yù)期目標(biāo)就是要消除啟動(dòng)沖擊對(duì)膠帶造成的機(jī)械損傷，避免發(fā)生斷帶故障。
3、采用愛(ài)可姆系統(tǒng)改造后的運(yùn)行效果
沈陽(yáng)煤炭設(shè)計(jì)院新技術(shù)開(kāi)發(fā)公司經(jīng)過(guò)認(rèn)真調(diào)研后，承擔(dān)了該礦2條帶式輸送機(jī)的技術(shù)改造任務(wù)，為此專(zhuān)門(mén)研究開(kāi)發(fā)了帶式輸送機(jī)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)自控調(diào)速啟動(dòng)系統(tǒng)一愛(ài)可姆（AACM）系統(tǒng)。改造后近2年的運(yùn)行證明，愛(ài)可姆系統(tǒng)工作可靠、啟動(dòng)平穩(wěn)，完全消除了啟動(dòng)沖擊對(duì)膠帶式造成的機(jī)械損傷，取得了非常好的運(yùn)行效果。
據(jù)黑岱溝煤礦介紹，自2002年改造后運(yùn)行至今，2條帶式輸送機(jī)運(yùn)行情況具有以下特點(diǎn)：
(1)沒(méi)有發(fā)生過(guò)一次斷帶故障；
(2)系統(tǒng)無(wú)論在空載模式還是帶載模式啟動(dòng)都非常平穩(wěn)；
(3)利用系統(tǒng)的調(diào)速功能，將帶速設(shè)定為lm/s的帶速進(jìn)行驗(yàn)帶，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和了解膠帶的損傷情況，使設(shè)備的運(yùn)行管理始終處于受控狀態(tài)，可以有計(jì)劃的安排設(shè)備維修，避免突發(fā)故障的發(fā)生。
(4)驗(yàn)帶時(shí)查到的膠帶損傷都是沿膠帶縱向的裂紋，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)橫向裂口。因此判斷，啟動(dòng)沖擊對(duì)膠帶造成的機(jī)械損傷沒(méi)有出現(xiàn)，
(5)利用調(diào)速功能的慢速運(yùn)行可以在更換托輥時(shí)將新托輥輸送到指定地點(diǎn)，大大提高了維修效率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
由于突發(fā)故障的減少、驗(yàn)帶工作的日常化、程序化，提高了設(shè)備運(yùn)行管理的計(jì)劃性和維修效率，改造后的帶式輸送機(jī)的產(chǎn)能得到了很大的提高。2004年，該礦的年產(chǎn)量達(dá)到了19,06 Mt，相當(dāng)于一條帶式輸送機(jī)達(dá)到9.53 Mt的年輸送量，比設(shè)計(jì)產(chǎn)能提高了60%。因此該礦對(duì)愛(ài)可姆系統(tǒng)的運(yùn)行效果給與了充分肯定和積極評(píng)價(jià)，認(rèn)為不但達(dá)到而且超過(guò)了改造的預(yù)期目標(biāo)。
4、改造前后兩種驅(qū)動(dòng)方式的技術(shù)比較
改造前后的驅(qū)動(dòng)工作特性如圖1所示，
從兩個(gè)工作特性圖的比較，可反映技術(shù)上的不同之處：
圖l-a中的啟動(dòng)時(shí)間I．很短而且是不可控的，它的長(zhǎng)短只取決于驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率與所配限矩型液力耦合器傳遞功率范圍的匹配程度和充油量的多少，一般不超過(guò)10s，啟動(dòng)加速度大必定會(huì)對(duì)皮帶產(chǎn)生沖擊力。另外，多電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，各驅(qū)動(dòng)輥受力的不均衡，導(dǎo)致傳遞功率的變化并反映在驅(qū)動(dòng)輥的轉(zhuǎn)速變化上，轉(zhuǎn)速變化的不同步不受控，也會(huì)產(chǎn)生沖擊力，如圖中的波浪曲線區(qū)域。
圖l-b中，啟動(dòng)時(shí)間t2完全可以進(jìn)行任意地設(shè)定控制，整個(gè)啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)特性曲線是平緩而光滑的。黑岱溝煤礦的愛(ài)可姆系統(tǒng)空載啟動(dòng)時(shí)間為40 s，帶載啟動(dòng)時(shí)間為60 s。這段時(shí)間內(nèi)任何不均衡受力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速變化都能通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行同步調(diào)整，因此可以按最小加速度和最小沖擊力的方式完成整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程，從而最大程度的降低皮帶的啟動(dòng)張力。
愛(ài)可姆系統(tǒng)可以在中控室內(nèi)對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行控制和故障監(jiān)控，設(shè)定了多種工作模式、故障監(jiān)控和自動(dòng)保護(hù)。如：空載自動(dòng)啟動(dòng)、帶載自動(dòng)啟動(dòng)、帶載運(yùn)行、手動(dòng)運(yùn)行。所有的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)在中控室里集中顯示、自動(dòng)記錄和異常報(bào)警。尤其是斷帶自動(dòng)保護(hù)功能在即將發(fā)生斷帶前及時(shí)自動(dòng)停機(jī)，能將斷帶故障消除在萌芽狀態(tài)之中，大大縮短了維修時(shí)間，降低了維修勞動(dòng)強(qiáng)度和維修成本。
5、愛(ài)可姆系統(tǒng)與CST的比較
CST是美國(guó)羅克韋爾公司生產(chǎn)的軟啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，近年來(lái)逐步在我國(guó)的一些長(zhǎng)距離大運(yùn)量帶式輸送機(jī)上推廣應(yīng)用。整個(gè)系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、帶減速器的油膜離合器和控制系統(tǒng)組成。雖然它的構(gòu)成形式基本上與愛(ài)可姆系統(tǒng)相同，但是二者的核心驅(qū)動(dòng)單元的工作原理和特性是不同的，因此也就存在著相同和不同之處。作為軟啟動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)CST具有緩慢而平穩(wěn)的啟動(dòng)效果，并能自動(dòng)調(diào)整多驅(qū)動(dòng)輥的受力平衡和轉(zhuǎn)速同步性，因此，啟動(dòng)時(shí)非常平穩(wěn)而沒(méi)有任何沖擊力，這是它與愛(ài)可姆系統(tǒng)的相同之處。不同之處是：
(l)功能上的差異。CST不宜較長(zhǎng)時(shí)間慢速運(yùn)行，因此，不適宜驗(yàn)帶和輸送維修托輥的操作。
(2)運(yùn)行成本的差異。同樣是用油作為驅(qū)動(dòng)力的工作介質(zhì)，CST對(duì)油的品質(zhì)要求非常高，使用進(jìn)口的專(zhuān)用油每年要更換一次，而更換一次油的費(fèi)用高達(dá)系統(tǒng)售價(jià)的30%。愛(ài)可姆系統(tǒng)使用一般的國(guó)產(chǎn)LAN-32機(jī)械油，換一次油的費(fèi)用不到1 000元。
(3)維修成本的差異。CST全部從美國(guó)進(jìn)口，設(shè)備的維修技術(shù)要求較高，同樣備件的價(jià)格也很高，美國(guó)專(zhuān)家的服務(wù)費(fèi)用也很高；愛(ài)可姆系統(tǒng)全部由國(guó)內(nèi)制造，維修和備件價(jià)格低廉。
(4)售后服務(wù)上的差異。由于CST的備件要從美國(guó)進(jìn)口，萬(wàn)一設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)突發(fā)故障，設(shè)備應(yīng)急維修時(shí)間將難以得到保障。
(5)明顯的價(jià)格差異。同樣的驅(qū)動(dòng)工況，CST的價(jià)格超過(guò)愛(ài)可姆系統(tǒng)的二倍。
從以上的差異分析，愛(ài)可姆系統(tǒng)不但投資少，而且性?xún)r(jià)比要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于CST。
6、推廣前景
愛(ài)可姆系統(tǒng)在黑岱溝露天煤礦2臺(tái)帶式輸送機(jī)改造上的成功應(yīng)用，為煤炭、冶金、港口、電力等行業(yè)的長(zhǎng)距離大運(yùn)量帶式輸送設(shè)備的安全可靠運(yùn)行提供了一個(gè)非常成熟、有效而實(shí)用的方案。它不但解決了長(zhǎng)期困擾此類(lèi)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的技術(shù)缺陷所帶來(lái)的運(yùn)行安全問(wèn)題，而且為設(shè)備的計(jì)劃管理、維修便捷提供了很好的技術(shù)支持。目前，正在大量使用的仍然是有啟動(dòng)沖擊的軟啟動(dòng)裝置，這些現(xiàn)存設(shè)備急需得到改造，而大量的新建項(xiàng)目更需要在設(shè)計(jì)和制造時(shí)就考慮平穩(wěn)啟動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配置。因此，愛(ài)可姆系統(tǒng)以其具有的綜合優(yōu)勢(shì)必定會(huì)得到廣泛的推廣應(yīng)用。
