摘要：随着社会的发展，电动滚筒性能试验台输送带运转时容易跑偏，原因包括输送带上无物料、长度短、张力大、接头老化、滚筒安装质量差等。电动滚筒依据JB/T7330—2018标准进行温升试验，连续运转时间长达5～8h，目前主要由人工用手柄控制液压执行机构进行调偏、张紧运行，这种方式不能把工作人员从中解放出来从事更有价值的劳动。

关键词：电动滚筒；试验台；输送带；自动调偏；张紧控制引言

电动滚筒是带式输送机的动力部件，在带式输送机中根据作用不同，可分为驱动滚筒和改向滚筒。其中，改向滚筒主要用来调整传动方向，结构简单，而驱动滚筒是动力驱动源，运行中同时承受沿滚筒体的法向、切向载荷，强度和刚度很难用解析法完全计算。驱动滚筒按驱动电机与滚筒的位置关系又可分为内置式滚筒和外置式滚筒。内置式电动滚筒有传动效率高、噪声低、使用寿命长，运转平稳、工作可靠、密封性好等优点，成为重要的研究方向。内置式电动滚筒的滚筒体通过摩擦力向输送带提供动力，滚筒体内有电动机和减速器等部件。滚筒体主要是作为支撑和传输部件，受力比较复杂，内部承受电动机和减速器运转时的作用力；外部承受输送带运输物料过程中施加的交变复合力，易产生疲劳磨损。因此合理设计滚筒体的结构，提高其强度和刚度，对于整个电动滚筒的安全性和可靠性至关重要。1现有电动滚筒试验装置简介

目前行业内使用的电动滚筒试验装置主要有2种。一种是根据JB/T7330-2008《电动滚筒》标准中给出的总效率试验装置原理图设计和制造的试验装置，该装置主要由被试滚筒、改向滚筒、张紧滚筒、输送带和增速器、加载设备（如测功机或磁粉制动器）、测量仪器等组成的传统电动滚筒试验装置（三滚筒式）。该试验装置结构简单，但同时存在被试滚筒安装不方便、加载能力小、输送带跑偏调节不便等缺点。另一种是采用新型电动滚筒试验装置，该装置主要由被试滚筒、改向滚筒、调节滚筒、支撑滚筒、加载滚筒、输送带和加载设备（如采用机械式的杠杆+砝码，或者采用增速器、加载电机+电阻器）等组成，为五滚筒式。该装置具有结构较简单、被试滚筒安装方便、变化范围较大等特点，但还存在加载滚筒与输送带包角小、加载能力不够大（额定加载能力一般不超过200kW）、输送带跑偏调节不便等缺点。

2综合测试装置的组成永磁电动滚筒综合测试装置是对永磁电动滚筒、永磁电机及变频器进行综合性能测试的装置，主要由加载系统、控制及采集系统等组成。主电源由中央控制室10kV±10%、50Hz±3%交流三相交流电经800kVA变压器TM1转换为1200、690、400V，经800kVA变压器TM2转换为1200V、690V，分别供给加载变频器及AFE四象限整流单元供电单元。

AFE四象限整流单元由供电单元及INU逆变控制单元等元部件组成变频器，其集成了滤波电抗器、保护单元、输入输出母线、整流单元、逆变单元、制动单元等部件于一体的整体设备。从结构上看，由于采用了IGBT功率元件，其输入为交流输出为直流，因为它位于电源进线侧，称之为前端。与传统的二极管或可控制硅整流技术相比，主动前端不再是被动地将交流转变成直流，而是具备了很多主动的控制功能。它不但能消除高次谐波，提高功率因数，而且不受电网波动的影响，具有卓越的动态特性。其工作原理可简述为：AFE整流单元从电网汲取正弦波交流，经整流后输出直流电压，并保持所要求的电压值。各次谐波由滤波电路删除。

测量系统包括被试电机电量、机械参数、温度测量和直流电阻测量。一次回路选用满足宽频测量的高精度电流传感器或互感器测量被试电机的电参数。二次回路选用PA333H高精度功率计和转矩转速测量仪表完成被试电机试验过程中的电压、电流、频率、扭矩、转速等数据的采集，功率计通过以太网通信接口将采集到的原始数据实时传输给工业计算机，通过数据采集软件对原始测量数据进行二次运算分析并实时显示在人机界面上。

控制系统主要由工业计算机及显示器、工业以太网交换机、控制PLC及中继系统、打印机、UPS隔离电源等设备组成。采用西门子S7-1200系列PLC分布式控制架构，减少了控制台与外部设备控制线缆的连接。PLC通过以太网通信的方式和工业计算机相连，PLC负责试验系统相关线路中的断路器、接触器、继电器等开关量的控制与状态监视。

3电动滚筒在生产中具体的改造方案

3.1选择电动滚筒

在对电动滚筒的型号以及规格进行挑选时，所依据的重要条件即筛选胶带设备的运行速度，在此基础之上还需要综合考虑距离、生产量等多种因素，最终得到一个合适的功率、电压数值，从而挑选出一个最佳的型号规格。在购入设备时，可以同时购入两台，以此可以留出一台在发生故障时备用，确保更换及时，也能够最大程度地提升运输的安全性以及最大程度降低因出现故障而带来的损失，保证运输的顺利进行，实现收益最大化。

3.2明确支架位置

在对分级筛的原有位置进行确定后，以此为依据明确新出料槽的最佳位置。在原有分级筛中上方安装一个出料槽，并且添加倒三角状漏斗，添加的漏斗可以溜煤。之后需要对机头架的具体方位进行明确，这一位置的确认需要依据滚筒运行速度和高程。此外，还需要在确定机头架的准确位置后，在机头与机尾之间增加一个区段，该区段发挥承载的作用，并且可以起到有效的缓冲作用，从而能够在一定程度上增强设备的稳定性。

3.3皮带构成以及机头架、机尾架加工皮带构成电动滚筒的构成并不是单一的，而是可以划分为三个部分。第一个部分为机头架，机头架在进行加工时，需要详细明确滚筒的大小，并将其考虑在内再进行加工；第二个部分为中部承载区段，该区段在进行加工时需要建立在原有承载区情况的基础之上；第三个部分为机尾架，该部分在进行改造和加工时，需要了解刮板机尾架的具体高度，并在此基础之上增加一定高度，采用丝杠张紧设施，以此能够显著提升处理整个皮带张紧的简便程度，使操作更为方便，最终设计得到的电动滚筒皮带。

皮带机头架、机尾架的加工对用来安装电动滚筒的空间大小进行明确，此外还需要确定电动滚筒的大小，综合考虑这些数据之后绘制得到机头架以及机尾架的最终图样，联系相关部门，依据图样制造得到成品。多数情况下的电动滚筒的皮带并不长，所以需要添加一个可以调控皮带松紧的设备，该设备应置于机头区，而机尾架的丝杠可以调节松紧，当有需求时，能够及时调节丝杠达到调节松紧的目的。

3.4占据空间小，适应现场需要

普通胶带输送机为保证减速机、电动机的安装空间，必须在运输巷道内扩拓专门的机头峒室。而电动滚筒式胶带输送机则不需要专用峒室，从而使巷道施工方便，巷道工程量减少，而且对软岩矿区来说，避免了大断面巷道的施工和

维护工作，更具有现实意义。

4自动调偏理念及控制方案

人工手柄控制调偏在电动滚筒试验台调偏时表现良好，因为操作人员实时对皮带进行微调，不会等输送带已经严重跑偏才进行调整，这样就避免了输送带完全跑出滚筒边缘和撕裂。介绍的控制方案也尽可能模拟人工调偏的方法，通过实时检测输送带位置，不同检测位置的优先程度、调偏幅度等级划分，由调偏油缸的动作时间长短控制张紧调偏滚筒的偏转角度大小等，实时调整张紧调偏滚筒偏转角度，每次调偏后反方向调整一个稍小一些的角度，1次调偏不能使输送带回到中间位置，会再次调偏，杜绝不必要的大幅度调偏，使调偏功能具有自适应性。由于被试电动滚筒大小不一，设计部分自动控制的参数能通过可视软件界面实时调整，初始调整完成后，可实现输送带完全自动调偏。

方案具有使张紧调偏滚筒逐渐找到最佳位置的能力，以人工智能的方式实时微调对输送带进行自动调偏，减少并最终实现无人控制。输送带调偏电气控制部分主要包括：控制系统电源EVP-48、采集控制板DI-ControlmV1.0、光电传感器E3Z-L61，输送带速度检测传感器DH-S-B等。

控制系统电源EVP-48输出DC12V电源给光电传感器、采集控制板供电。光电传感器检测距离为1m以内，输出开关量信号，未检测到物体时开关量为常开触点，检测到物体时输出闭合触点。采集控制板采用高性能DSP处理芯片TMS320LF2407，用于采集光电传感器状态，具有8路开关量采集接口，5路电压输出接口，2路模拟量电压检测。光电传感器开关量输出通过光耦隔离PC817进入高精度运算放大器NCV3320DR2G，经过电压滤波，跟随、嵌位后进入DSP处理芯片TMS320LF2407。TMS320LF2407芯片内置定时器定时精度可达微秒以下，根据光电传感器的输入决定调偏动作及调偏时间。TMS320LF2407芯片发出指令后，经过PC817光耦隔离，输出到三极管S9013基极，进而控制继电器HF68F的通断，以此控制调偏电磁阀上电或下电。

采集控制板通过标准MODBUS和上位机通信，通过03命令读取系统参数设置，通过16命令设置系统工作参数。光电传感器在被试电动滚筒和张紧调偏滚筒旁的安装位置如图1所示，a、b之间的宽度大于c、e之间的宽度。

4.1在被试电动滚筒两侧边缘设置光电传感器a、b

被试电动滚筒的宽度可能比试验台其他滚筒本身的宽度小很多，如果输送带跑出了被试电动滚筒的边缘，输送带会夹在端盖和支撑座之间很快被撕裂，因此输送带需要立刻离开被试滚筒边缘，设计一旦被试电动滚筒处输送带跑出其边缘，立即以张紧调偏滚筒的最大偏转角度实施调偏。

检测输送带相对a、b位置，如果输送带覆盖a或b，即输送带边缘超出被试滚筒筒体，发出报警声，调偏t1，执行调偏油缸动作过程中，忽略输送带位置变化，保证达到最大调偏角度，实时检测输送带位置，直到调偏起作用离开a或b点，回调k1t1，使张紧调偏滚筒基本处于和其他滚筒平行位置。循环执行

（ti为时间，单位为s，i=1，2…5；kj为系数，j=1，2，3）。

4.2在张紧调偏滚筒两侧设置光电传感器c、d、e、f

检测输送带相对a、b、c、d、e、f位置，如果输送带不覆盖a、b、c、d、e、f，张紧调偏滚筒不动作。检测输送带相对a、b、c、d、e、f位置，如果输送带覆盖c，不覆盖a、b、d、e、f，则调偏t2，保持t3，然后回调k2t2，执行完毕再实时检测输送带相对c、d、e、f位置，全程检测输送带相对a、b位置。

检测输送带相对a、b、c、d、e、f位置，如果输送带覆盖c、d，不覆盖a、b、e、f，则调偏t4，保持t5，然后回调k3t4，执行完毕再实时检测输送带相对c、d、e、f位置，全程检测输送带相对a、b位置。

如果检测到输送带覆盖a或b，则优先执行控制程序，终止此控制程序。其中的t1、t2、t3、t4、t5、k1、k2、k3均通过可视软件界面手动实时调整，t1、t2、t3、t4、t5最小设置的有效值应达到0.1s，t4＞t2，回调系数k1、k2、k3均小于1。以此类推，输送带往另一个方向跑偏的时候，张紧调偏滚筒调整方向相反。循环执行，对输送带进行实时微调并及时回调。

结语

改进新型电动滚筒试验装置不仅能增加试验装置的加载能力，还能提高试验装置使用时的稳定性、耐用性和便利性。改进后的试验装置，既能满足普通电动滚筒的加载试验需求，通过拓展其功能后还能满足永磁电滚筒的加载试验和空载反电动势试验的需求，在节省能耗和人力的同时，还可创造良好的经济效益和社会效益。通过在被试电动滚筒、张紧调偏滚筒旁设置光电传感器，以模拟人工智能的方式，不间断监控输送带位置，对张紧调偏滚筒偏转角度实时微调并回调，避免输送带跑出被试滚筒边缘，防止严重跑偏及撕裂；在加载滚筒、被试电动滚筒处设置速度传感器，检测到滚筒打滑即实施自动张紧。

参考文献

[1]张涛，张晓东.皮带输送机滚筒调偏装置的设计[J].内燃机与配件，2019（8）：86-87.

[2]潘发生.新型电动滚筒试验装置的改进与应用[J].机械，2020，41（7）：42-43.

[3]刘持平，卢世坤.输送带跑偏原因、对策和纠偏技术的发展[J].煤矿机械，2009，30（3）：7-9.