論煤礦井下膠帶輸送機驅(qū)動技術

陸鵬飛

【摘 要】筆者多年來一直從事煤礦井工作，結合自身的相關經(jīng)驗對煤礦井下膠帶機的多種驅(qū)動技術進行了介紹，最常見的技術包括液力偶合、CST 、可控硅軟啟動等技術。通過認真的研究分析得出以下結論：現(xiàn)階段煤礦井比較適合的膠帶機驅(qū)動裝置當屬可控硅軟啟動器。

【關鍵詞】膠帶輸送機；驅(qū)動；液力偶合器；CST；可控硅軟啟動器

0.引言

基于防爆要求的考慮，隔爆鼠籠型異步電動機廣泛運用在煤礦井下膠帶輸送機之中。對于那些功率相對較小的設備，以前條件下都會進行直接全壓啟動，直到上世紀80年代，限矩型液力偶合器這一裝置的出現(xiàn)。一些設備的電動機功率相對比較大，可以通過連接此種設備實現(xiàn)對電機啟動時的振動與沖擊進行有效的減少或者緩解。最近幾年來，煤礦生產(chǎn)運輸取得長足的進步，煤礦井下的機電設備，特別是膠帶輸送機已經(jīng)朝著多樣化的方式發(fā)展，最為常見的膠帶輸送機包含以下幾種類別：（1）單機驅(qū)動；（2）多機驅(qū)動；（3）頭尾驅(qū)動；（4）中間驅(qū)動。當前一些慣量比較大、變負荷的膠帶輸送機的軟啟動方式逐步開始轉變，調(diào)速型液力偶合器開始得到運用，這一轉變適應了煤礦經(jīng)營發(fā)展的要求。另外一些設備則通過對CST以及一些變頻調(diào)速裝置的運用進行啟動，但對于那些功率非常大的固態(tài)電子軟啟動器應用才剛剛進行起步，還未廣泛采用。當前微電子及電力技術快速的向前發(fā)展，可控硅軟啟動技術橫空出世，越來越受到廣大用戶的關注與好評，此種方式技術非常先進，性能穩(wěn)定可靠。文章接下來將對膠帶輸送機的幾種驅(qū)動方式進行具體的分析：

表 1 煤礦井下膠帶機的多種驅(qū)動技術

1.膠帶輸送機驅(qū)動方式性能特點的分析比較

1.1可調(diào)型液力偶合器

現(xiàn)在帶式輸送機驅(qū)動控制設備普遍都采用可調(diào)型液力偶合器裝置，主要有以及下幾個優(yōu)點：第一、軟啟動方式符合相關；第二、電機在空載的情況下進行啟動，未對電網(wǎng)形成較大沖擊，使帶式輸送機在進行啟動時產(chǎn)生的機械沖擊大大降低；第三、數(shù)臺機械進行驅(qū)動時，有助于功率平衡的實現(xiàn)。相比起CST，造價較低，每臺大約十多萬元。缺點如下：耗能比較大，而且產(chǎn)生的熱量較多，所以必須安裝較為復雜散熱設備，而且機械本身體積較大，占用空間較大，不便于維護保養(yǎng)，基建設費用較多、啟動特性較差。

1.2 CST

CST這一驅(qū)動系統(tǒng)是專門為重載帶式輸送機量身定做的，專門用于其軟啟動、軟停止，富含先進的機械技術、電器裝置、液壓功能以及尖端的微電子技術，能夠?qū)捷斔蜋C進行良好的操控，所以，一些運輸量比較大、運輸距離比較長輸送機驅(qū)動可采用CST驅(qū)動系統(tǒng)。CST主要由以下幾個優(yōu)點：

第一、帶式輸送機的啟動或者停止的加速度能夠按照一定要求為其所控制，啟動、停止過程非常的平穩(wěn)，所以帶式輸送機得各個結構或者部件的壽命將會大大延長。

第二、能夠?qū)捷斔蜋C的速度、應力以及功率等相關信息進行反饋，所以CST能夠?qū)斔蜋C速度、應力等進行非常精確的控制。

第三、配置有先進的濕式線性離合器，所以輸出的轉速能夠進行大范圍的調(diào)節(jié)，最低可調(diào)到10%，最高為100%，兩者之間的都可以連續(xù)調(diào)整。

第四、濕式線性離合器能夠為減速器及負載進行保護，能夠使減速器避免遭受帶式輸送機所形成的沖擊荷載的影響，又對最大傳遞力矩進行了有效的限制，有效地防止其對帶式傳送機的損害。

第五、CST所用電機啟動方式按空載順序進行的，所以電機的選擇不是按照啟動負載進行，而是根據(jù)運動負載進行的，大大降低了電機功率，延長了電機的使用壽命，除此之外，采用空載啟動方式能有效降低對電網(wǎng)產(chǎn)生影響。但是CST的造價非常的昂貴，單臺的花費就可以達到10萬多美元。

1.3可控硅軟啟動器

可控硅軟啟動器工作原理如下具體闡述：

電機轉矩的大小直接受加在定子端的電壓的大小影響，跟電壓的大小正比例相關，根據(jù)I=U/R可得，電機電流跟定子路端電壓正比例相關，所以對加速度轉矩和啟動電流的限制可通過對定子端的電壓的大小進行控制予以調(diào)整。因此，通過對可控硅的相位角進行調(diào)調(diào)節(jié)對電壓進行控制。

軟啟動器主回路的電流和電壓的調(diào)整是通過對三對反并聯(lián)可控硅以及全數(shù)字控制技術進行控制的，最終完成電機的軟啟動。運行的時候，信號傳遞到軟啟動器之后，根據(jù)面板參數(shù)或者PC所接受的數(shù)據(jù)，微處理器對三相可控硅的導通角進行調(diào)控，最終讓電機根據(jù)已經(jīng)設置好的數(shù)值進行平滑啟動。啟動工作完成后，控制器會自動發(fā)出指令，隨后路真空接觸器開始運轉工作，最后可控硅停止運轉。

在我國，最具有典型代表性的可控硅軟啟動器當屬中煤科工集團常州研究院有限公司和德國西門子公司合作研制成功的具有高科技水準的KDK4 礦用隔爆型軟啟動器，以下將分析其功能特點：

第一、德國西門子公司研制的全套可控硅及微處理器作為其核心部分，技術無論在國內(nèi)還是在國外屬于比較先進的，具有很強的抗干擾能力，性能非常的穩(wěn)定可靠。

第二、運用了一系列的先進甚至尖端部件、技術。例如先進的電力電子器件、全數(shù)字控制技術，具有多項功能。另外，軟啟動時間可在0-18秒之間進行連續(xù)調(diào)節(jié)；起始電壓可實現(xiàn)20%-100%之間調(diào)整；電流可在0.5—6I之間操控；停止時間可在1-20秒之內(nèi)予以控制，結合負荷的實際情況操作員按預先給定的曲線平滑啟動或者停止對電機進行控制。除此之外，軟啟動器配備有專門的PC接口，可以利用面板電位計、撥動開關對相關參數(shù)進行設計，同時也可運用PC接口對程序進行非常詳細的設置，以便滿足一些高標準的場合。

第三、能夠?qū)﹄姍C的端電壓進行有力控制，一方面來講三相交流電機啟動過程中過大的加速轉矩作用將不會對工作機械產(chǎn)生影響；另一方面講大啟動電流產(chǎn)生的沖擊作用也不會對供電系統(tǒng)產(chǎn)生影響。加速轉矩受到了一定程度限制或者控制，作用在被傳送物體上的機械應力將會的大大的緩解，工作機械、傳動裝置相應的結構或者零部件的損耗將會大大減小，提高了機械設備工作的安全性能，有助于機械的維護和保養(yǎng)，同時機械設備的使用壽命也會大大增加。

第四、重載啟動和壓煤等現(xiàn)象將會不可避免的出現(xiàn)在膠帶輸送機等大慣性負載的運行的過程中，為了有效針對此種情況，軟啟動器對于此種情況專門設計了突跳啟動脈沖，重負荷啟動這一問題將會的得到有效解決問題。

第五、全啟動器本身具有相對齊全自我診斷以及自我保護功能，能夠?qū)﹄娫础囟?、線路、電壓、過在等故障進行有效地保護，所以不管是來自何方的干擾或故障，軟啟動器自身獨有的保護功能都能很好地應對這些問題，運行也會變得更加安全可靠。

第六、結構相對比較簡單，安裝、操作以及后期的維護非常的簡便快捷，它不但能夠就地控制，還能夠通過對可編程序控制器等遠程控制設備進行遠方操控。

根據(jù)負荷的實際情況，礦用隔爆型電機軟啟動控制器實現(xiàn)按原先設定的曲線平滑啟動或者停止，這將對機械及電氣沖擊進行大限度的抑制，機電設備的的使用年限將會得到大大延長，傳統(tǒng)的電機啟動設備不具備此功能，可以此作為其替代品。

2.結束語

結合以上對多種膠帶輸送機驅(qū)動方式的分析研究得知，CST驅(qū)動技術先進，性能非常的穩(wěn)定可靠，能夠滿足當前的膠帶機的需要，但是造價高昂，讓眾人望而卻步；隔爆軟啟動控制器技術先進、穩(wěn)定可靠，具有極佳的調(diào)速性能，安裝操作以及后期維護簡便快捷，還具有穩(wěn)定的自我診斷保護功能，總的來說性價比非常的高，這必將成為廣大用戶的選用品。 [科]

【參考文獻】

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