摘要 本文主要从输煤皮带启动过程中的冲击、振荡造成皮带损坏、构架松动、基础开裂等问题进行研究；进行多驱动分步启动技术的应用，降低或消除双驱动传输皮带启动过程中的冲击、震荡；有效预防事故的发生。
关键词 输煤皮带；启动冲击；振荡；分析与改进
中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）78-0162-02
0引言
输煤皮带启动过程中的冲击、振荡，是造成皮带损坏、构架松动、基础开裂等问题的主要原因，在输煤皮带服役期内，频繁的启动对皮带、构架、基础等进行反复的冲击振荡，最终导致事故的发生，多驱动皮带的分步启动技术的应用，可以有效降低或消除双驱动传输皮带启动过程中的冲击、震荡，延长系统设备的工作时间，预防事故的发生。
1运行状况分析
据2008年8月7日神华河北国华沧东发电有限责任公司发生的C2皮带机头部机架基础开裂及皮带断裂事件，结合输煤皮带运行情况，对所有皮带系统的启动过程中进行跟踪摸底，在2008年8月15日设备启动时及时发现了C3皮带机头部驱动滚筒基础存在摆动，经检查为驱动或转向滚筒支架底板与预埋件焊接不牢，在运行过程中恶化所致。结果说明在皮带启动（特别是带载动）过程中，对皮带滚筒构架、基础、皮带等冲击，将导致皮带基础、构架等疲劳导致事故发生，随着启动次数的累积，各部位发生疲劳、损伤的程度也将会不断恶化，最终发展为故障。同时，由于采用的液压拉紧装置响应速度较慢，当皮带机起动时，胶带突然松弛伸长后，拉紧装置不能立刻收缩油缸及时补偿胶带的延伸量，驱动改向滚筒至拉紧滚筒之间的胶带严重下垂，使得带式机打滑产生振动和振荡，给输煤皮带系统和设备的安全运行带来较大隐患。目前，我公司共有皮带14条，其中储煤系统7条，带速4.4m/s，C2、C4A、C4B皮带采用液压式拉紧装置，其他为重锤式拉紧装置；上煤系统7条，带速2.5m/s，采用重锤式拉紧装置。C2皮带配置三台电动机，双滚筒驱动；C3、C7A、C7B皮带为二台电动机双滚筒驱动，其他均以一台电动机单滚筒驱动，C2皮带系统已经发生基础脱落问题，C3皮带系统基础也有松动的现象。
2皮带启动过程分析及多驱动分步启动技术的应用
就我公司存在的问题，对港口皮带系统的维护情况进行了调研，通过与专业人员的交流，了解到港口皮带系统的启动方式与我公司不同，在港口的启动方式为电动机分步启动，多驱动皮带系统，第一台电动机启动后，第二（三）台电动机延时2s后启动，在第一台电动机启动后，首先进行皮带的张紧，第二（三）台电动机启动后，在皮带张紧的基础上加力旋转，可以减小同时启动时皮带基础的振动和皮带振荡。
传统的带式输送机的动力部分是由安装在驱动架上的Y系列鼠笼电机、液力偶合器、减速机、联轴器、制动器等组成，其动力矩系数限制在1.3～1.7之间，起动时输送机的最大圆周驱动力为工作圆周力（静阻力）的1.3～1.7倍，输送机的加速度值一般控制在0.1m/s2～0.3m/s2，因此，在起动过程中胶带的加速度响应值很大。在一个加、减速度冲击作用下，胶带中会产生两个弹性波，张紧弹性波和松弛弹性波，这两个应力波大小相等、方向相反。由于胶带是一个封闭的环形传输系统，这相当于将胶带的长度无限延长，张紧弹性波和松弛弹性波在胶带中叠加重合，胶带内的加速度为张紧弹性加速度和松弛弹性加速度之和。在极端情况下，胶带的加、减速度响应值为胶带机起动加、减速度的4倍，若取输送机的加速度为在0.1～0.3m/s2，则胶带的加速度响应值为在0.4～1.2m/s2。如果在哪个地方出现胶带的松弛，则弹性波在此处就会发生反射，胶带的加、减速度的数值又将增加一倍以上，这就是胶带松弛后造成胶带损坏的根本原因。故在输送机的加速度>0.3m/s2时就应该采取措施，设法降低皮带输送机的加速度。
如果带式输送机采用重锤式拉紧，在起动过程中，拉紧重锤的运动是：重锤先下降，然后重锤上升，重锤的上升与下降取决于与驱动滚筒分离点的位移量和离开拉紧装置的输送带量。由于驱动滚筒牵引输送带的速度需要经过一定的时间才能传到回程段的头部，起动速度的过快，不仅使输送带的张力加大，也使重锤的位移加大。事实上，起动速度过快必然导致输送带大的动张力。因此，在实际输送机的拉紧装置的设计中，不仅要考虑输送带的弹性变形，也要考虑输送机的起动时间和输送机的最大速度。
据有关研究表明：以限矩型液力偶合器串鼠笼电机的带式机为例，尽管其起动过程的加速度较大，在起动过程中重锤有较大的位移，重锤的加速度却不很大，重锤的加速度是输送带最大加速度的1/4以下。
我公司的C2、C4A、C4B带式输送机采用液压拉紧代替了重锤拉紧，拉紧滚筒的运动由上下变为水平前后，但运动工况基本相同。从现场实际运行情况看出，液压张紧反应慢，液压拉紧装置不能及时收缩拉紧滚筒，造成在起动过程中驱动改向滚筒至拉紧滚筒之间产生的胶带严重下垂，使这一段的胶带张力过低，出现胶带和回程段接触、包住托辊等问题，这会导致托辊和输送带的损坏。为解决这一问题，必须改善输送机的起动性能，降低输送带承受的来自于驱动装置的巨大驱动动载荷，措施就是延长系统起动时间，减小系统在起动时的加速度。
根据《火力发电厂运煤设计技术规程》（DL/T5187.1—2004）规定：“多驱动带式式输送机启动时，对于水平和向上输送，原则上应先启动处于传送带奔离侧的传动滚筒，如果有尾部传动滚筒应先启动，以便使随后启动的传动滚筒的松边传送带得到预紧，对于头部驱动的长水平可逆带式输送机，一般先启动靠近拉紧装置的驱动滚筒。
根据H.Oehmen《带式输送机设计与运转》的规定，启动时间间隔应大于1s。”
由上述情况来看，在多驱动皮带系统电动机加装分步启动，对皮带系统是有益的，也是完全有必要的。
3 改进方案与实施
1）分步启动实施范围：C2、C3、C7A、B皮带机。
2）分步启动实施原则
（1）C201启动，C202、C203延时2s后启动；
（2）C301启动，C302延时2s后启动；
（3）C7A01启动，C7A02延时2s后启动；
（4）C7B1启动，C7B02延时2s后启动。
3）分步启动实施方法：延时装置在N01皮带电动机电气控制回路实现，在01间隔加装时间继电器，与N01电动机断路器合闸位置继电器接点串联，在N01电动机断路器合闸正常后启动，输出延时接点与N02（N03）输煤皮带电动机控制回路代替K1接点，整定值2s；
4）分步启动实施其他配合工作：皮带启动状态判别在程控系统实现，整定值10s。在10s内启动不成功时，发出跳闸指令，停止皮带机运行。
4 评估
1）电动机实现分步启动后，可以减小对皮带构架、基础冲击。
2）电动机实现分步启动后，皮带振荡幅度、频率将有所降低；
3）由于延长启动时间，减小系统在起动时的加速度，在启动过程中进行皮带预紧，大大减小了皮带的张紧受力，使皮带得到一定程度的保护；
4）缓解液压张紧反应慢，液压拉紧装置不能及时收缩拉紧滚筒，造成在起动过程中驱动改向滚筒至拉紧滚筒之间产生的胶带严重下垂，改善了输送机的起动性能，降低输送带承受的来自于驱动装置的巨大驱动动载荷；
5）缺点是在启动过程中，当延时驱动不成功时，首先启动的电动机液力耦合器将有超压的可能。
5 评价
通过改进，进行前后对比，皮带启动后的振荡有原来的3次冲击减小为1次，冲击力度有明显减弱，达到了预期目的。
参考文献
[1]《火力发电厂运煤设计技术规程》（DL/T5187.1-2004）.