散料輸送移動(dòng)設(shè)備中電纜卷筒的應(yīng)用及其電氣控制

梁振洪，左成兵

（1.江門市南方輸送機(jī)械工程有限公司，廣東 江門 529000；2.中紡糧油（日照）有限公司，山東 日照 276800）

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷地發(fā)展，煤礦工程也隨之快速發(fā)展，環(huán)境問題越來越明顯。煤礦產(chǎn)業(yè)還存在一定的問題，嚴(yán)重影響著煤礦產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，基于此，大型移動(dòng)式設(shè)備在散料運(yùn)輸系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，有利于提高生產(chǎn)規(guī)模和作業(yè)效率，降低運(yùn)營成本，對(duì)于我國露天開采和輸送經(jīng)濟(jì)效益的最大化具有重要意義。文章從多個(gè)角度就散料輸送移動(dòng)設(shè)備中電纜卷筒的應(yīng)用及其電氣控制進(jìn)行深入分析（圖1）。

圖1 散糧碼頭移動(dòng)皮帶機(jī)接駁線系統(tǒng)

1 電纜卷筒概述

電纜卷筒的運(yùn)用比較廣泛，它是一種集合堆料、取料2種方式并存的作業(yè)設(shè)備，主要是針對(duì)散裝物料進(jìn)行裝卸的設(shè)備。具體來說，電纜卷筒具有安裝空間小、維護(hù)方便以及使用安全、成本低等多方面優(yōu)勢，在移動(dòng)輸送領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。尤其在礦山等露天開采作業(yè)行業(yè)應(yīng)用比較廣泛，電纜卷筒具有其他大型設(shè)備無法替代的優(yōu)勢，電纜卷筒是一種可以長期高效運(yùn)作的機(jī)電設(shè)備，在很久以前，電纜卷筒在國外就開始應(yīng)用到物料的卸載與裝存。電纜卷筒主要根據(jù)斗輪挖掘機(jī)研制出來，當(dāng)前成為散料運(yùn)輸系統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備重要的組成部分（圖2）。

圖2 煤碳堆取料機(jī)（可長距離直線移動(dòng)）

我國現(xiàn)階段，大型移動(dòng)式破碎機(jī)的堆料能力已經(jīng)達(dá)到了9000t/h，取材的能力也隨之提高，電纜卷筒以其靈活性與機(jī)動(dòng)性和帶式連續(xù)輸送工藝系統(tǒng)的完美配合，推動(dòng)了我國連續(xù)工藝系統(tǒng)的發(fā)展，走向大型化的發(fā)展方向是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢，而且符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念。

2 散料輸送移動(dòng)設(shè)備中電纜卷筒的應(yīng)用與電氣控制分析

隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電纜卷筒也在不斷的改進(jìn)與完善，堆料與取料是電纜卷筒的2個(gè)重要的應(yīng)用方面，這兩方面都得到了很大的改進(jìn)。我國倡導(dǎo)走可持續(xù)發(fā)展的道路，充分利用資源，減少資源的耗費(fèi)，很多資源是不可再生，所以要提高燃料的利用率，保護(hù)環(huán)境，減少對(duì)環(huán)境造成的污染。因此國家倡導(dǎo)建立大型發(fā)電機(jī)組的電廠，電廠所需要的煤炭量也會(huì)隨之大量增加，電纜卷筒的生產(chǎn)能力也就相應(yīng)地提高，至少需要1000t/h的工作效率才可以滿足電廠的運(yùn)行。電纜卷筒的電氣技術(shù)難點(diǎn)在于如何在高強(qiáng)度下保證卷繞速度與設(shè)備移動(dòng)速度保持一致，也就是說保證卷繞過程中的電纜與所受拉力協(xié)調(diào)一致。

在對(duì)電纜卷筒的選擇上，客戶一般都是根據(jù)自己的經(jīng)濟(jì)實(shí)力來選擇最好的配件型號(hào)，比如說電機(jī)、減速機(jī)等配件的質(zhì)量，可以說配件的質(zhì)量在一定程度上決定著設(shè)備的運(yùn)行效率。電機(jī)和減速器是保證電纜卷筒正確、安全運(yùn)行的重要部件，減速器的力總是讓電纜卷筒朝著卷起電纜的方向進(jìn)行。一般經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)的客戶會(huì)選擇國外的產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱的客戶會(huì)選擇國內(nèi)的產(chǎn)品。在新世紀(jì)，我國自己研發(fā)與設(shè)計(jì)的配件質(zhì)量取得了飛快的進(jìn)步，很多客戶選擇了我國研發(fā)的產(chǎn)品。

隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新與制造水平的不斷提高，電纜卷筒的結(jié)構(gòu)也逐漸完善，比如以液壓系統(tǒng)的中小型電纜卷筒就受到了一些企業(yè)認(rèn)同與應(yīng)用。電纜卷筒駛向電纜指定的位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)在通電情況下快速工作，并通過減速器放大力距后驅(qū)動(dòng)電纜卷筒而收卷電纜，設(shè)備遠(yuǎn)離電纜卷筒指定位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)和減速器的電阻與電序不變，這種結(jié)構(gòu)的電纜卷筒的優(yōu)點(diǎn)是懸臂俯仰系統(tǒng)，可以同時(shí)伴隨著其他的動(dòng)作，這種新型的設(shè)計(jì)節(jié)約了很多時(shí)間與人力，大大提高了生產(chǎn)的效率。

電纜卷筒是當(dāng)前高新技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵的技術(shù)之一，也是國內(nèi)外學(xué)者研究領(lǐng)域的一個(gè)熱門專業(yè)。電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，使得我國電纜卷筒的調(diào)節(jié)形式與手段發(fā)生了巨大變化，電纜卷筒技術(shù)應(yīng)用是露天開采和輸送的重要技術(shù)，涵蓋多方面的專業(yè)知識(shí)與專業(yè)技能，應(yīng)用范圍十分廣泛，包括堆取料機(jī)和破碎機(jī)等在我國露天礦山和散料輸送系統(tǒng)中被成功應(yīng)用，不僅對(duì)電力系統(tǒng)的容量提出了嚴(yán)格要求，更加注重安全保護(hù)與過程自動(dòng)調(diào)節(jié)的穩(wěn)定與安全性。電纜卷筒的機(jī)動(dòng)性和靈活性可以與帶式連續(xù)輸送工藝系統(tǒng)完美配合，降低運(yùn)營成本。在短距離、供電量小且電纜直徑小的情況下，電纜卷筒需要安裝在設(shè)備的上方，驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接運(yùn)行。如果在距離較長、電纜直徑較大的情況下，需要將電纜卷筒安裝在設(shè)備的下方。電機(jī)輸出功率是分級(jí)的，需要設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)裝置，對(duì)整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督與控制。

電纜卷筒在各個(gè)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但是其自動(dòng)化技術(shù)卻沒有跟上時(shí)代的步伐，我國電纜卷筒自動(dòng)化技術(shù)與發(fā)達(dá)國家還存在差距，當(dāng)前還有一部分電氣工程采用人工操作，但是人工操作會(huì)出現(xiàn)很多錯(cuò)誤，這就需要對(duì)電纜卷筒加強(qiáng)保護(hù)，避免因?yàn)樗芾^大造成電纜斷裂。在使用電纜卷筒過程中，應(yīng)該使用電纜車自帶夾軌器，當(dāng)電纜車不運(yùn)行之后，必須關(guān)閉夾軌器，以免造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷害。

3 電纜卷筒技術(shù)推廣和未來發(fā)展趨勢分析

在面對(duì)全球氣候發(fā)生變化與環(huán)境污染的背景下，這對(duì)各國家的生存與發(fā)展都是一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，是各國現(xiàn)階段都必須要面對(duì)與解決的問題。隨著全球節(jié)能減排和綠色環(huán)保力度的不斷加大，變頻調(diào)速技術(shù)在散料輸送行業(yè)以及其他領(lǐng)域中應(yīng)用范圍越來越廣泛。電纜卷筒過去主要在電廠與鋼廠領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛，這主要就是因?yàn)槲覈菚r(shí)的經(jīng)濟(jì)條件水平比較低，而且市場環(huán)境不夠活躍等多方面因素的影響。

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，有些電廠與鋼廠將取料機(jī)與堆料機(jī)結(jié)合在一起取代原來單一的設(shè)備。根據(jù)控制要求，變頻器同樣可以在電纜卷筒驅(qū)動(dòng)和控制下使用，不僅僅提高了工作效率，也減少了粉塵對(duì)環(huán)境的污染。

變頻驅(qū)動(dòng)的電纜卷筒是利用變頻器轉(zhuǎn)距控制方式來工作，變頻器是電纜卷筒運(yùn)行的核心部件，使電纜卷筒實(shí)現(xiàn)各種所需的轉(zhuǎn)距特性。目前，條形料場與刮板取料機(jī)在各個(gè)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)的企業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)很少使用封閉的圓形料機(jī)，雖然圓形料機(jī)的運(yùn)作效率沒有條形料機(jī)的運(yùn)作效率高，而利用變頻器提供的橫向轉(zhuǎn)矩和雙曲線轉(zhuǎn)矩，可以實(shí)現(xiàn)電纜橫向張力卷放，所以電纜卷筒越來越呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢是符合時(shí)代發(fā)展的要求。利用多種檢測手段，對(duì)電纜卷筒的重要參數(shù)和內(nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行精密監(jiān)測。當(dāng)前人們的意識(shí)隨著社會(huì)的進(jìn)步也在不斷的提高，越來越意識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性，因此，各大企業(yè)采用對(duì)環(huán)境污染少的電纜卷筒符合可持續(xù)發(fā)展的理念，用PLC進(jìn)行精密的計(jì)算和控制，來控制變頻電纜卷筒的恒張力和線性張力，充分考慮電纜卷筒運(yùn)行的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)方面的要求，保證了電纜卷筒運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，在未來各個(gè)行業(yè)中將得到更廣泛的使用，如圖3、圖4。

圖3 基于PLC與變頻器的恒線速度控制過程示意圖

圖4 基于PLC與變頻器的恒張力控制過程示意圖

4 結(jié)語

目前，電纜卷筒被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。電機(jī)廠、碼頭與煤廠等多個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展都離不開電纜卷筒，隨著科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各個(gè)企業(yè)對(duì)電纜卷筒的性能與質(zhì)量提出了更高的要求，要積極研究與不斷完善電纜卷筒，通過技術(shù)的進(jìn)步與創(chuàng)新，不斷改進(jìn)電纜卷筒的不足之處，使其更符合各個(gè)行業(yè)的發(fā)展需求。