帶式輸送機(jī)常用軟起動(dòng)裝置技術(shù)特點(diǎn)探析

姜占東

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司石槽村煤礦 寧夏 靈武 751400）

0 引言

在現(xiàn)代散裝物料輸送中，帶式輸送機(jī)是最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，使用非常廣泛。與其他運(yùn)輸設(shè)備相比，帶式輸送機(jī)不僅具有長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)便、連續(xù)輸送等優(yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、集中化控制。在礦山、建材、化工、港口、糧食、電力、煤炭等工礦企業(yè)中，帶式輸送機(jī)越來(lái)越顯現(xiàn)出其重要的作用，己成為高效機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備。

1 變頻調(diào)速裝置

變頻調(diào)速裝置主要由功率器件GBT絕緣柵極可控晶體管、控制器與電抗器組成。其工作原理是通過(guò)控制器來(lái)調(diào)節(jié)功率器件中的絕緣柵極，使進(jìn)入功率器件的交流電源的頻率發(fā)生變化。其技術(shù)特點(diǎn)表現(xiàn)為：

1）調(diào)速精度高。變頻調(diào)速易于實(shí)現(xiàn)起制動(dòng)曲線的自動(dòng)跟蹤，能夠提供軟的、理想的起制動(dòng)性能，使用開(kāi)環(huán)系統(tǒng)控制帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)可以滿足技術(shù)要求。輸送機(jī)起動(dòng)系數(shù)可控制在1.05-1.1，起動(dòng)加速度可以控制在0-0.05m/s2，適用于長(zhǎng)距離、線路復(fù)雜的帶式輸送機(jī)，可控制輸送機(jī)按設(shè)定的S曲線起動(dòng)和制動(dòng)，以滿足整機(jī)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性及可靠性的要求。

2）具有功率平衡作用。當(dāng)用多臺(tái)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一臺(tái)帶式輸送機(jī)時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性差異會(huì)導(dǎo)致各電動(dòng)機(jī)負(fù)載功率不均。通過(guò)變頻調(diào)速裝置的低速驗(yàn)帶速度功能，調(diào)整各電機(jī)的特性使之盡量接近，可以減小各驅(qū)動(dòng)裝置間負(fù)載功率的差異。

3）對(duì)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(duì)環(huán)境要求高。變頻調(diào)速裝置對(duì)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(yán)重，而且變頻調(diào)速裝置難以滿足井下安全防爆的要求。

5）大功率變頻器依賴進(jìn)口。一般大功率的防爆變頻器需進(jìn)口，價(jià)格昂貴，維修困難。特別是用于大功率帶式輸送機(jī)時(shí)，電機(jī)功率很大，要求匹配相應(yīng)的大功率的變頻器，不僅依靠進(jìn)口購(gòu)買(mǎi)，價(jià)格昂貴，而且需要廠家專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維修。

2 電軟起動(dòng)

電軟起動(dòng)控制器以反并聯(lián)的晶閘管組為開(kāi)關(guān)，以軟起動(dòng)交流調(diào)壓方式限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，以使該電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)帶式輸送機(jī)平穩(wěn)地過(guò)渡到額定轉(zhuǎn)速，完成軟起動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)：體積小，可使帶式輸送機(jī)機(jī)頭硐室盡量小，適合于空間受到限制的輸送機(jī)改造項(xiàng)目中使用；價(jià)格較調(diào)速型偶合器便宜（低壓），但高壓價(jià)格較高。

缺點(diǎn)：調(diào)壓調(diào)速用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，差動(dòng)功率損耗大，效率低；考慮諧波影響，選用電機(jī)時(shí)要加大容量，一般應(yīng)增加20%-30%；起動(dòng)瞬間，會(huì)先有一個(gè)很短時(shí)的全壓起動(dòng)，待輸送帶運(yùn)動(dòng)后，再實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，但此時(shí)己造成對(duì)輸送機(jī)的瞬時(shí)沖擊；必須與限矩型偶合器配套使用；由于需要降壓起動(dòng)，低轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不大，不能實(shí)現(xiàn)滿載起動(dòng)，不是真正意義上的軟起動(dòng)。

3 調(diào)速型液力偶合器

液力調(diào)速軟起動(dòng)技術(shù)能夠使帶式輸送機(jī)的電機(jī)空載起動(dòng)，達(dá)到良好的節(jié)能和起動(dòng)效果，但其性能及可靠性仍有待于提高。液力偶合器的特點(diǎn)：

l）可以改善機(jī)器的起動(dòng)性能。液力偶合器可以縮短電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間，使電動(dòng)機(jī)很快達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，然后負(fù)載才逐漸加速。這樣，既減少了起動(dòng)過(guò)程中的電能損失，又保證了起動(dòng)的平穩(wěn)。

2）具有過(guò)載保護(hù)作用。當(dāng)選用限矩型液力偶合器時(shí)，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。特別是采用帶有前輔室的限矩型液力藕合器，能使傳動(dòng)裝置具有較好的動(dòng)特性。

3）提高電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)的壽命。由于設(shè)置液力偶合器能消除工作機(jī)構(gòu)的沖擊和振動(dòng)，減小輸送帶的動(dòng)應(yīng)力，減低疲勞程度，從而大大延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)的使用壽命。

4）平衡各電機(jī)的輸出功率。在多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)械性能變軟，因此能使各臺(tái)電機(jī)的負(fù)荷分配趨于平衡。

5）調(diào)速精度不高。液力偶合器的調(diào)速精度比較低，尤其是在偶合器的輸出輸入速比接近1時(shí)，由于其工作液循環(huán)流量接近零，失去了傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，因而工作效率急劇下降。

5 液體粘性軟起動(dòng)裝置

液體粘性軟起動(dòng)裝置的主體由主動(dòng)軸、從動(dòng)軸、主動(dòng)摩擦片、從動(dòng)摩擦片、控制油缸、彈簧、殼體及密封件等組成。主動(dòng)軸上帶有與主動(dòng)軸外齒相聯(lián)的主動(dòng)摩擦片，從動(dòng)軸上帶有與從動(dòng)軸內(nèi)齒相聯(lián)的從動(dòng)摩擦片，該裝置的特點(diǎn)是：電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)，以減小對(duì)電氣和機(jī)械的沖擊；驅(qū)動(dòng)裝置能提供可調(diào)的、平滑的、無(wú)沖擊的起動(dòng)力矩；與電動(dòng)機(jī)具有良好的匹配特性，充分利用了電動(dòng)機(jī)的最大力矩；可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的互相平衡；系統(tǒng)在過(guò)載時(shí)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過(guò)載保護(hù)功能。

6 CST系統(tǒng)

CST系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)行星齒輪、減速器、摩擦片離合器以及液壓系統(tǒng)組成。輸入軸連接電動(dòng)機(jī)輸出軸，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(fù)載連接。當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，先經(jīng)過(guò)一級(jí)減速，帶動(dòng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。該系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)表現(xiàn)為：

l）改善起動(dòng)性能，實(shí)現(xiàn)慢速起動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多機(jī)驅(qū)動(dòng)的功率平衡。采用CST的驅(qū)動(dòng)裝置在微機(jī)系統(tǒng)控制下通過(guò)控制CST離合器油膜間隙的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其輸出轉(zhuǎn)速和傳遞功率的控制，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)滿載慢速起動(dòng)，減小輸送帶的動(dòng)態(tài)張力。

2）降低對(duì)主電機(jī)的技術(shù)要求。電動(dòng)機(jī)可以空載起動(dòng)，大大降低了起動(dòng)電流，縮短了起動(dòng)時(shí)間，降低了對(duì)主電機(jī)的技術(shù)要求。由于CST是通過(guò)液體粘膜傳遞扭矩，故具有過(guò)載保護(hù)功能，而且在輸送機(jī)短時(shí)停車時(shí)，具有可以不停電動(dòng)機(jī)的功能，可避免電機(jī)的頻繁起動(dòng)，提高了電機(jī)的使用壽命。

3）降低對(duì)電源系統(tǒng)的要求。帶有CST的驅(qū)動(dòng)裝置不僅能使電機(jī)空載起動(dòng)、減小沖擊電流的作用時(shí)間和電能損失，而且還能實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的多臺(tái)電機(jī)分時(shí)空載起動(dòng)，大大減小了起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，降低了對(duì)電源系統(tǒng)的技術(shù)要求。

4）易于實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)的遙控。由于CST是采用調(diào)整離合器油膜的間隙大小來(lái)實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)的慢速起動(dòng)、功率平衡、多電機(jī)的空載起動(dòng)，因此可以方便地通過(guò)遠(yuǎn)距離的電控系統(tǒng)對(duì)CST離合器油膜的間隙大小進(jìn)行控制，達(dá)到對(duì)帶式輸送機(jī)遙控的目的。

5）提高帶式輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性。帶式輸送機(jī)的可靠性主要取決于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和其他機(jī)械部件的可靠性。而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)輸送機(jī)的其他機(jī)械零部件（滾筒、輸送帶接頭、機(jī)架、托輥等）的可靠性有密切關(guān)系。

6）控制系統(tǒng)復(fù)雜。在高速軸配置逆止器或制動(dòng)器困難；價(jià)格昂貴，對(duì)使用環(huán)境要求高，維護(hù)成本高，主要零部件依賴進(jìn)口。

7 BOSS系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：專門(mén)為重型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)，可靠性高；起動(dòng)平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)恒扭矩輸出、勻加速度起動(dòng)；摩擦片組設(shè)在高速軸，相對(duì)滑差范圍大（屬層流運(yùn)動(dòng)），易于控制；能夠?qū)崿F(xiàn)功率平衡，保護(hù)功能齊全；與逆止器、制動(dòng)器的配置靈活、方便。

缺點(diǎn)：在軟起動(dòng)過(guò)程中，發(fā)熱量極大，傳動(dòng)效率低；不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，為實(shí)現(xiàn)多驅(qū)動(dòng)功率平衡，必須以摩擦片磨損為代價(jià)，且發(fā)熱量較大；由于油膜間隙有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的空載起動(dòng)，對(duì)潤(rùn)滑油的質(zhì)量要求較高，運(yùn)行費(fèi)用昂貴；傳動(dòng)系統(tǒng)中存在薄弱環(huán)節(jié)，其中摩擦片是易損件，使用壽命短；液壓及控制系統(tǒng)復(fù)雜；離合器片在高速軸時(shí)，控制系統(tǒng)難以準(zhǔn)確控制；價(jià)格昂貴，備品備件需要靠進(jìn)口。

8 結(jié)束語(yǔ)

總之，如果有足夠長(zhǎng)的起動(dòng)時(shí)間，并對(duì)起動(dòng)速度加以控制，使動(dòng)張力降至最低，就可消除瞬時(shí)沖擊。如何合理地選擇大型帶式輸送機(jī)的軟起動(dòng)方式，成為工程技術(shù)人員面臨的實(shí)際問(wèn)題。

［1］高炳.幾種帶式輸送機(jī)軟起動(dòng)性能比較[J].科學(xué)之友，2008，（4）：5-6.

［2］張軍.帶式輸送機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)及發(fā)展[J].山西煤礦,2007，27（4）：42-44.