0、概述
帶式輸送機的軟起動是在設(shè)定的起動時間內(nèi)，通過控制起動加速度的大小，來確保輸送機按所要求的速度曲線平穩(wěn)起動，并達到額定運行速度，同時使電機的起動電流與輸送帶的起動動張力控制在允許范圍內(nèi)。
根據(jù)調(diào)速設(shè)備的不同，目前國內(nèi)外常用的軟起動裝置主要有：變頻調(diào)速裝置、調(diào)速型液力耦合器和差動液黏調(diào)速裝置(CST)。本文在分析軟起動裝置的調(diào)速原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場使用經(jīng)驗，對3種軟起動裝置的調(diào)速性能的優(yōu)缺點進行比較，，針對不同類型帶式輸送機提出不同軟起動方案。
1、變頻調(diào)速裝置的調(diào)速性能
變頻調(diào)速裝置的主要原理是：利用可控硅整流器先將50 H的交流電變換為直流電，再由可控硅逆變器變換為頻率可調(diào)、電壓有效值也可調(diào)的三相交流電供給鼠籠式異步電機，使電機實現(xiàn)無級調(diào)速。
變頻調(diào)速裝置的特點：
(1)調(diào)速精度高變頻調(diào)速易于實現(xiàn)啟制動曲線的自動跟蹤，能夠提供軟的、理想的起制動性能，使用開環(huán)系統(tǒng)控制帶式輸送機的驅(qū)動可以滿足技術(shù)要求。輸送機啟動系數(shù)可控制在1.05～1.1，啟動加速度可以控制在0～0.05m/s2，適用于長距離、線路復(fù)雜的帶式輸送機，可用控制輸送機按設(shè)定的S曲線啟動和制動，以滿足整機動態(tài)穩(wěn)定性及可靠性要求。使用變頻器實現(xiàn)了輸送機的軟啟動，啟動時的機械沖擊可大大減小，從而使機架的設(shè)計向輕型化發(fā)展。
(2)具有功率平衡作用當(dāng)用多臺變頻調(diào)速電動機驅(qū)動一臺帶式輸送機時，由于電動機的機械特性差異會導(dǎo)致各電動機負載功率不均。通過變頻調(diào)速裝置的低速驗帶速度功能，調(diào)整各電機的特性使之盡量接近，可以減小各驅(qū)動裝置間負載功率的差異。
(3)對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊 采用變頻調(diào)速裝置需要配置容量適當(dāng)?shù)暮哪苎b置或可以向電網(wǎng)反饋能量的裝置。
(4)對環(huán)境要求高變頻調(diào)速裝置對環(huán)境的溫度及清潔度要求較高，而煤礦井下的環(huán)境惡劣，煤塵、油污等污染較為嚴重，而且難以滿足井下安全防爆的要求。另外，大功率變頻器的發(fā)熱問題在井下也是一個不太容易解決的技術(shù)問題。因此煤礦井下用帶式輸送機較少采用此軟起動裝置。
(5)大功率變頻器依賴進口 一般大功率的防爆變頻器需進口，價格昂貴，維修困難。特別是用在大功率帶式輸送機時，電機功率很大，要求匹配相應(yīng)的大功率的變頻器，不僅必須依靠進口購買、價格昂貴，而且需要廠家專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場維修。
變頻調(diào)速裝置調(diào)速精度高，一般應(yīng)用于地面上的運距較長的大型帶式輸送機，可用于井工煤礦地面（如洗煤廠、主井提升）、露天煤礦、電廠、港口等帶式輸送機系統(tǒng)的軟起動。
2、調(diào)速型液力耦合器的調(diào)速性能
調(diào)速型液力耦合器主要依靠工作液體在葉輪中的動能（即動量矩變化）來傳遞動力，由液力元件的泵輪將輸入的機械能轉(zhuǎn)化為液體動能，渦輪則把液體能轉(zhuǎn)化還原為機械能。
調(diào)速型液力耦合器的主要特點是在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過導(dǎo)管或其他調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)工作腔中的充液量以改變輸出轉(zhuǎn)速和力矩，其充液量的調(diào)節(jié)是在運行中進行的。導(dǎo)管開度調(diào)節(jié)是通過電動執(zhí)行器完成，電動執(zhí)行器可以手動，配上電控系統(tǒng)也可以實現(xiàn)遙控和自動控制。
液力調(diào)速軟起動技術(shù)能夠使帶式輸送機的電機空載起動，達到良好的節(jié)能和起動效果，但其性能及可靠性仍有待于提高。尤其對于大型的帶式輸送機，應(yīng)用液力調(diào)速可控起動技術(shù)其控制精度還不夠高，其缺陷是目前使用的調(diào)速型液力耦合器控制性能相對較差，調(diào)速精度不高，響應(yīng)也不夠快；其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時，輸出轉(zhuǎn)矩大幅下降，這樣就不能滿足低速驗帶和乘人等特定要求；其次，調(diào)速型液力耦合器是靠滑差傳動的，所以工作液溫度容易升高，需要配備較好的冷卻系統(tǒng)。因此有待于進一步地研究和改進。
在輸送機系統(tǒng)中采用液力耦合器作為軟起動裝置的優(yōu)點：
(1)可以改善機器的啟動性能液力耦合器可以縮短電動機的啟動時間，使電動機很快達到額定轉(zhuǎn)速，然后負載才逐漸加速。這樣，既減少了啟動過程中的電能損失，又使啟動平穩(wěn)。另外，對于普通鼠籠型電動機，如果液力耦合器注液量合適，還可以利用接近于電動機的顛覆力矩來啟動負載，使機器的啟動力矩大大增加。
(2)具有過載保護作用 當(dāng)選用限矩型液力耦合器時，可以對電動機和工作機構(gòu)實現(xiàn)過載保護。特別是采用帶有前輔室的限矩型液力耦合器，能使傳動裝置具有較好的動特性。
(3)提高電動機和工作機構(gòu)的壽命 由于設(shè)置液力耦合器能消除工作機構(gòu)的沖擊和振動，減小輸送帶的動應(yīng)力，降低疲勞程度，從而大大延長電動機和工作機構(gòu)的壽命。
(4)平衡各電動機的功率輸出 在多電動機傳動系統(tǒng)中，由于使驅(qū)動裝置的機械特性變軟，能使各臺電動機的負荷分配趨于平衡。
(5)液力耦合器的不足之處是調(diào)速精度不高尤其在輸出輸入轉(zhuǎn)速比i接近1時，其循環(huán)流量趨近于零，失去傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，因而效率n急劇下降。
綜合上述特點，調(diào)速型液力耦合器一般應(yīng)用于運距較長、裝機功率較大、軟起動性能要求不高的中型帶式輸送機的軟起動。對于礦用帶式輸送機，一般單機功率在500 kW以下的驅(qū)動系統(tǒng)較常采用調(diào)速型液力耦合器，而且由于該設(shè)備對環(huán)境的要求不高，井上井下均可使用。
3、差動液黏調(diào)速裝置的調(diào)速性能
液體黏性傳動技術(shù)是利用液體的黏性，依靠主從摩擦片間的油膜剪切作用來傳遞動力、調(diào)節(jié)速度和轉(zhuǎn)矩的。圖2為差動輪系液黏調(diào)速裝置( CST)機械結(jié)構(gòu)原理圖，由行星齒輪、減速器、摩擦片離合器、液壓控制系統(tǒng)等組成，電機連接輸入軸，內(nèi)齒圈和離合器聯(lián)接，行星輪架與輸出軸為一體，并與負載連接，當(dāng)電機旋轉(zhuǎn)時，先經(jīng)過一級減速，帶動太陽輪，太陽輪驅(qū)動3個行星輪，行星輪帶動內(nèi)齒圈自由旋轉(zhuǎn)，此時由于行星架與滾筒連接，受定扭矩行星輪只在原地自轉(zhuǎn)并不繞著太陽輪公轉(zhuǎn)，因此與行星架為一體的輸出軸并不轉(zhuǎn)動（此時離合器的主、從動摩擦片之間存在很大的間隙），這樣就達到了空載起動電動機的目的。當(dāng)電機達到額定轉(zhuǎn)速時，壓力控制閥增加環(huán)形油缸的壓力，致使離合器的靜摩擦片和動摩擦片相互作用而產(chǎn)生油膜剪切力，油膜剪切力給內(nèi)齒圈制動的作用，致使內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速隨剪切力的增大而減小，當(dāng)內(nèi)齒圈受制動時，行星輪將會沿內(nèi)齒圈作滾動，此時行星輪不僅自轉(zhuǎn)而且公轉(zhuǎn)，并帶動與行星架為一體的輸出軸轉(zhuǎn)動，即帶動負載起動。當(dāng)改變環(huán)形油缸的壓力時，輸出軸的速度將隨之改變，從而通過調(diào)節(jié)環(huán)形油缸上的壓力來改變輸出軸的速度，最終起到可控調(diào)速的作用。
差動輪系液黏調(diào)速裝置具有的獨特性能：
(1)改善起動性能，實現(xiàn)慢速起動，實現(xiàn)多機驅(qū)動的功率平衡采用CST的驅(qū)動裝置在微機系統(tǒng)控制下通過控制CST離合器油膜間隙的大小來實現(xiàn)對其輸出轉(zhuǎn)速和傳遞功率的控制，實現(xiàn)帶式輸送機滿載慢速起動，減小輸送帶的動態(tài)張力。通過比較主電機電流的大小來調(diào)節(jié)各CST離合器油膜的間隙大小，使各電機的電流趨于一致，電機的功率平衡可達到98%。
(2)降低對主電機的技術(shù)要求本機采用CST系統(tǒng)，電機可以空載起動，大大降低起動電流，縮短了起動時間，降低了對主電機的技術(shù)要求；由于CST是通過液體黏膜傳遞扭矩，故具有過載保護功能，而且在輸送機短時停車時，具有可以不停電動機的功能，可避免電機的頻繁起動，提高了電機的使用壽命。
(3)降低對電源系統(tǒng)的要求帶有CST的驅(qū)動裝置不僅能使電機空載起動、減小沖擊電流的作用時間和電能損失，而且還能實現(xiàn)帶式輸送機的多臺電機分時空載起動，大大減小起動電流對電網(wǎng)的沖擊，降低對電源系統(tǒng)的技術(shù)要求。
(4)易于實現(xiàn)對帶式輸送機的遙控 由于CST是采用調(diào)整離合器油膜的間隙大小來實現(xiàn)帶式輸送機的慢速起動、功率平衡、多電機的空載起動，因此可以方便地通過遠距離的電控系統(tǒng)對CST離合器油膜的間隙大小進行控制，達到對帶式輸送機遙控的目的。
(5)提高帶式輸送機運行的可靠性帶式輸送機的可靠性主要取決于驅(qū)動系統(tǒng)和其他機械部件的可靠性。而驅(qū)動系統(tǒng)對輸送機的其他機械元部件（滾筒、輸送帶接頭、機架、托輥等）的可靠性有密切關(guān)系。CST驅(qū)動系統(tǒng)不僅能夠有效地對帶式輸送機進行起動控制、隔離振動、減緩沖擊、防止動力過載、協(xié)調(diào)多機驅(qū)動時的功率平衡、減少對電網(wǎng)的沖擊電流等，而且還對驅(qū)動系統(tǒng)的電機和減速器進行有效地保護，這就大大地提高了帶式輸送機的可靠性。
正因為有這些特點，差動輪系液黏調(diào)速裝置在煤礦帶式輸送機上得到廣泛推廣和使用。特別是單機功率大于500 kW，對于環(huán)境要求較高的帶式輸送機（如井下）多采用差動輪系液黏調(diào)速裝置。同時，CST也存在一些缺點，如控制復(fù)雜，使用要求較高，對工作油的黏度和清潔度要求特別高。另外，CST依賴進口，價格昂貴，這些都限制了差動輪系液黏調(diào)速裝置在煤礦及其他行業(yè)帶式輸送機上的進一步推廣使用。
4、結(jié)語
(1)變頻調(diào)速裝置和差動輪系液黏調(diào)速裝置均已達到很高的調(diào)速精度，長運距、大運量大功率的帶式輸送機應(yīng)選用兩者之一作為軟起動裝置；而調(diào)速型液力耦合器的調(diào)速精度較低，其價格也比其他2種軟起動裝置低，推薦在調(diào)速精度要求不高的中型帶式輸送機上使用；
(2)煤礦井下環(huán)境惡劣，推薦使用調(diào)速型液力耦合器或CST;
(3)單機功率500 kW以下的驅(qū)動系統(tǒng)，從性價比角度考慮，優(yōu)先選用調(diào)速型液力耦合器；單機功率500 kW以上的，則要根據(jù)輸送機的使用環(huán)境，選擇變頻調(diào)速裝置或CST。
總之，3種軟啟動裝置各有優(yōu)缺點，但都能滿足帶式輸送機的軟啟動要求。在選擇輸送機的軟起動裝置時，要綜合考慮輸送機本身特征、軟起動性能、使用環(huán)境、價格等多方面因素，以便與煤礦實際的技術(shù)管理、日常操作維護、經(jīng)濟承受能力等相適應(yīng)。
（轉(zhuǎn)載請注明：富通新能源帶式輸送機
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