1、鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀
鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)是帶式輸送機(jī)的一種特殊形式，在國外應(yīng)用較早。我國20世紀(jì)六、七十年代開始采用后，由于其具有運(yùn)距長、運(yùn)量大、壽命長等特點，且兼?zhèn)溥\(yùn)煤和乘人雙重功能，在煤炭行業(yè)得到迅速推廣。但到了20世紀(jì)末期，各種軟啟動設(shè)備、液壓自動張緊裝置等先進(jìn)沒備的應(yīng)用，使得普通帶式輸送機(jī)更容易實現(xiàn)長距離、大運(yùn)量等功能，且整體投入較低，普通帶式輸送機(jī)的優(yōu)勢逐漸呈現(xiàn)出來，鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的應(yīng)用越來越少。但是由于鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)可以乘人，部分煤礦為了解決人員下井問題，仍采用鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)，所以其仍具有一定的發(fā)展空間。
2、鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的特殊要求
與普通帶式輸送機(jī)相比，鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的特殊設(shè)計要求主要表現(xiàn)在：(1)同步性普通帶式輸送機(jī)通過驅(qū)動滾筒拖動膠帶，膠帶既作承載構(gòu)件又作牽引構(gòu)件。鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)通過驅(qū)動繩輪拖動鋼絲繩，鋼絲繩再拖動膠帶，膠帶僅用來承載物料，拖動由鋼絲繩來完成，由于2根鋼絲繩由各自的驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動，所以其速度和張力必須保持一致，確保同步運(yùn)行，否則就可能造成膠帶脫槽，引發(fā)重大事故。(2)多速度運(yùn)行鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)有運(yùn)煤、乘人、驗繩3種帶速，3種帶速不僅要平穩(wěn)過渡，而且要考慮長時間運(yùn)行，因此對調(diào)速性能要求較高。(3)平穩(wěn)可靠性 由于鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)不僅運(yùn)煤還要運(yùn)送人員，因此必須平穩(wěn)啟動、可靠運(yùn)行，負(fù)力運(yùn)行時自動進(jìn)入回饋制動狀態(tài)。
所以鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的設(shè)計不僅要考慮軟啟動、重載啟動等性能要求，還要考慮多速’度運(yùn)行、低速運(yùn)轉(zhuǎn)及負(fù)力制動等特性。
3、鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的設(shè)計
3.1分級拖動
分級拖動是最初的設(shè)計方案，該設(shè)計技術(shù)含量較低，特殊技術(shù)要求的實現(xiàn)方式為：(1)同步性通過在2個驅(qū)動輪之間安裝機(jī)械差速器實現(xiàn)2根牽引鋼絲繩的同步，是一種硬性連接同步。(2)多速度運(yùn)行采用在主機(jī)上設(shè)置副機(jī)來實現(xiàn)，運(yùn)煤時由主機(jī)拖動，運(yùn)人和驗帶時由副機(jī)拖動，副機(jī)選用雙速電機(jī)，分別實現(xiàn)運(yùn)人和驗帶，3種速度靠不同的減速比來實現(xiàn)。(3)平穩(wěn)可靠性主電機(jī)采用三相異步繞線式電動機(jī)，在轉(zhuǎn)子回路中串入變阻器，通過限制啟動電流和力矩，實現(xiàn)平穩(wěn)啟動；負(fù)力運(yùn)行時，利用電磁制動力矩，確保運(yùn)行可靠。副電機(jī)采用雙速鼠籠式電動機(jī)，由于功率較小，啟動時對電網(wǎng)和機(jī)器沖擊相對較小，故副電動機(jī)直接啟動。
這種設(shè)計比較落后，同步性和平穩(wěn)性都比較差，已被淘汰。
3.2直流調(diào)速
直流調(diào)速是性能較好的無級調(diào)速設(shè)計，具有安全、高效、節(jié)能等特點。特殊技術(shù)要求的實現(xiàn)方式為：(1)同步性 2根牽引鋼絲繩的同步靠電氣控制來實現(xiàn)，2驅(qū)動輪之間拆除了機(jī)械差速器，通過采集安裝在主電機(jī)側(cè)的測速發(fā)電機(jī)反饋的信號，確定2根牽引鋼絲繩的線速度，再通過PLC控制系統(tǒng)對其進(jìn)行調(diào)整與控制，實現(xiàn)2根牽引鋼絲繩的同步運(yùn)行。(2)多速度運(yùn)行全部由主電機(jī)來實現(xiàn)，通過改變大功率直流電機(jī)的輸入電壓改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，滿足運(yùn)煤、運(yùn)人、驗帶所需的不同速度要求。(3)平穩(wěn)可靠性 由于直流電機(jī)具有優(yōu)良的軟啟動性能，系統(tǒng)啟動平穩(wěn)；負(fù)力運(yùn)行時，自動進(jìn)入電磁制動狀態(tài)，運(yùn)行更加可靠。
該設(shè)計技術(shù)比較先進(jìn)，同步性和平穩(wěn)性都相對較好，目前已被廣泛采用。但直流調(diào)速設(shè)計存在局限性：(1)由于直流調(diào)速系統(tǒng)中的直流電動機(jī)具有電刷和整流子，因而安裝環(huán)境受到限制，不能在有易爆氣體及塵埃多的場合使用，煤礦井下的使用受到了限制。(2)由于直流電機(jī)的單機(jī)容量一般較小，另外受換向限制，其電樞電壓通常較低，難以向大功率、高電壓設(shè)計發(fā)展。近來隨著新的礦用產(chǎn)品管理辦法的出臺，非防爆設(shè)備在煤礦井下將禁止使用，直流調(diào)速的不足更加明顯，鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)需要新的設(shè)計方案。
4、交流變頻調(diào)速技術(shù)
隨著大規(guī)模集成電路和計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展較為迅速，在調(diào)速性能方面逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動態(tài)響應(yīng)以及在四象限做可逆運(yùn)行等良好性能。特別是交流變頻調(diào)速技術(shù)，近幾年可靠性不斷完善，價格也不斷降低，已深受工業(yè)行業(yè)的青睞。交流變頻調(diào)速技術(shù)能否滿足鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的特殊運(yùn)行要求，之前并沒有成功的應(yīng)用經(jīng)驗。2005年首次采用交流變頻調(diào)速技術(shù)為平煤某礦設(shè)計了l部鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)，該設(shè)備安裝使用近1年后，各項設(shè)計參數(shù)均達(dá)到了預(yù)期設(shè)計效果。
交流變頻調(diào)速設(shè)計方案特殊技術(shù)要求的實現(xiàn)方式為：(1)同步性在減速器低速軸端安裝了軸編碼器，通過軸編碼器采樣確定2根鋼絲繩的線速度，再通過PLC控制系統(tǒng)調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行速度，從而實現(xiàn)2根鋼絲繩的同步運(yùn)行。(2)多速度運(yùn)行由于變頻器頻率可調(diào)，可在50%~100%額定速度范圍內(nèi)調(diào)整電機(jī)以任一速度運(yùn)行，能夠較好地滿足運(yùn)煤、運(yùn)人、驗繩等不同的帶速要求。(3)平穩(wěn)可靠性 由于變頻器的加減速時間可任意調(diào)整，故加速度可以根據(jù)需要任意設(shè)定，通過匹配“S”曲線運(yùn)行，具有軟啟動功能，啟動運(yùn)行平穩(wěn)；同時變頻器采用四象限設(shè)計和自動換向技術(shù)，負(fù)力運(yùn)行時系統(tǒng)自動進(jìn)入回饋制動狀態(tài)，使人員輸送時更加可靠。
但由于當(dāng)時受多種條件制約，該設(shè)計并不十分理想，整機(jī)采用了4臺防爆交流電機(jī)(250 kW、660 V、12極、500 r/nun)，與直流調(diào)速設(shè)計時的2臺直流電機(jī)(500 kW，660 V、500 r/min)相比，多出了2套驅(qū)動系統(tǒng)，不僅增加了設(shè)計、安裝難度，也增多了控制環(huán)節(jié)，加大了日后的維護(hù)和保養(yǎng)。
交流變頻調(diào)速設(shè)計本身也存在局限性：(1)目前非防爆變頻調(diào)速裝置的設(shè)計已比較成熟，大功率、高電壓的設(shè)計也應(yīng)用較多；但對用于煤礦井下的防爆變頻調(diào)速裝置來說，由于散熱問題還難以有效解決，設(shè)計功率一般較�。ㄍǔＴ�500 kW以下），設(shè)計電壓一般較低（通常在1140V以下），大功率、高電壓設(shè)計還有待時日。(2)目前變頻調(diào)速裝置的諧波干擾問題還難以根治，對電網(wǎng)的污染及控制信號的干擾還不能忽視，過多變頻器的應(yīng)用勢必加劇電網(wǎng)的污染。
5、發(fā)展與展望
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，防爆變頻器的散熱問題一定能夠獲得重大突破，交流變頻調(diào)速裝置的設(shè)計功率將越來越大、設(shè)計電壓也將越來越高，交流變頻調(diào)速在煤礦井下鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的應(yīng)用將趨于合理，交流變頻調(diào)速代替直流調(diào)速是煤礦井下鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的發(fā)展方向。
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