煤礦用帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)技術(shù)及其應(yīng)用

邊亞峰 王錦華

摘 要：本文主要探討了軟啟動(dòng)技術(shù)及其在煤礦用帶式輸送機(jī)中應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題。文章首先從四個(gè)方面分析了軟啟動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于帶式輸送機(jī)中的優(yōu)勢(shì)，然后簡(jiǎn)要分析了調(diào)速型液力偶合器、交流變頻調(diào)速裝置、CST 可控驅(qū)動(dòng)裝置以及機(jī)械式軟啟動(dòng)裝置這四種常用的軟啟動(dòng)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，最后探討了軟啟動(dòng)技術(shù)在煤礦帶式輸送機(jī)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦生產(chǎn)；軟啟動(dòng)技術(shù)；帶式輸送機(jī)

1 帶式輸送機(jī)中的軟啟動(dòng)技術(shù)的概述

在滿載的情況下，如果帶式輸送機(jī)要想克服自身的慣性而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)停車或啟動(dòng)就需要應(yīng)用軟啟動(dòng)技術(shù)。從而在運(yùn)行的過(guò)程中降低啟動(dòng)時(shí)對(duì)于輸送帶與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊，延長(zhǎng)輸送帶、減速器等部件的使用壽命等。

1.1軟啟動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于帶式輸送機(jī)中的優(yōu)勢(shì)

帶式輸送機(jī)在煤礦生產(chǎn)中承擔(dān)著重要的運(yùn)輸作用，軟啟動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于煤礦的運(yùn)送有重要的意義，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先，軟啟動(dòng)技術(shù)能夠改善帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)方式。啟動(dòng)方式的選擇對(duì)于帶式輸送機(jī)的運(yùn)行有重要的影響，軟啟動(dòng)技術(shù)提供了限流、全壓及雙斜坡等啟動(dòng)方式。使煤礦生產(chǎn)過(guò)程中能夠以電網(wǎng)的實(shí)際與生產(chǎn)的需要來(lái)選擇理想的啟動(dòng)方式。

其次，軟啟動(dòng)技術(shù)能夠保護(hù)系統(tǒng)的安全。軟啟動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種保護(hù)操作，利用過(guò)壓保護(hù)、短路保護(hù)、失壓保護(hù)等功能在系統(tǒng)出現(xiàn)操作故障的時(shí)候提供必要的保護(hù)措施。另外，其還可以實(shí)現(xiàn)故障的自我診斷、排查等功能，為系統(tǒng)的檢修提供巨大的便利。

再次，軟啟動(dòng)技術(shù)有助于節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。煤礦用帶式輸送機(jī)的運(yùn)作需要消耗大量的電能，軟啟動(dòng)技術(shù)能夠通過(guò)自適應(yīng)控制來(lái)自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得電機(jī)功率因數(shù)得到提升，從而降低電機(jī)的功率損耗，達(dá)到節(jié)省能源的效果。

最后，軟啟動(dòng)技術(shù)能夠延長(zhǎng)帶式輸送機(jī)的使用壽命。通過(guò)軟啟動(dòng)技術(shù)，電機(jī)在啟動(dòng)的過(guò)程中機(jī)械應(yīng)力會(huì)大大降低，傳動(dòng)元件承受的機(jī)械沖擊更小，從而使其在使用的過(guò)程中的損耗降低，有助于維持帶式輸送機(jī)的性能，延長(zhǎng)其使用的壽命。

1.2常用的軟啟動(dòng)裝置

在煤礦用帶式輸送機(jī)中應(yīng)用軟啟動(dòng)技術(shù)必須要通過(guò)特定的軟啟動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前常用的軟啟動(dòng)裝置主要包括調(diào)速型液力偶合器、交流變頻調(diào)速裝置、CST 可控驅(qū)動(dòng)裝置以及機(jī)械式軟啟動(dòng)裝置。

一是調(diào)速型液力偶合器。調(diào)速型液力偶合器能夠在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情形下通過(guò)控制工作腔出口流量大小，或者是偶合器上勺桿的位置來(lái)達(dá)到帶式輸送機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。它的優(yōu)點(diǎn)在于可靠性高、方便于操作和維護(hù)，而且技術(shù)也較為成熟，并且價(jià)格低廉。其缺點(diǎn)則在于有效調(diào)速范圍比較有限，可控啟動(dòng)效果需要進(jìn)一步提高，同時(shí)在使用的過(guò)程中功率損失相對(duì)較大，從而降低整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。

二是交流變頻調(diào)速裝置。該裝置主要通過(guò)對(duì)于進(jìn)入功率器件的交流電源頻率進(jìn)行控制來(lái)達(dá)到控制電機(jī)速度和調(diào)節(jié)啟動(dòng)速度的目的。在國(guó)內(nèi)，智能變頻調(diào)速裝置的研發(fā)備受重視，是適合帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)的關(guān)鍵裝置。其優(yōu)點(diǎn)在于可以滿足多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率平衡的需要，還可以依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)間的設(shè)置，同時(shí)也能夠有效地降低輸送帶帶強(qiáng)。更重要的是通過(guò)與煤流傳感器進(jìn)行配合使用還能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸送帶速度，在節(jié)省電力的同時(shí)降低輸送帶的磨損。雖然從性能上看交流變頻調(diào)速裝置有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，但是在推廣應(yīng)用上還存在一定的困難。一是井下的散熱條件滿足不了IGBT發(fā)熱量的要求；二是設(shè)備更多要依靠進(jìn)口，價(jià)格和維護(hù)成本高，影響煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

三是CST可控驅(qū)動(dòng)裝置。CST是由美國(guó)企業(yè)研制機(jī)電一體化傳動(dòng)系統(tǒng)，它主要包括電液控制、機(jī)械傳動(dòng)、冷卻控制、油泵以及風(fēng)冷熱交換器五個(gè)部分，集離合、減速和調(diào)速等功能于一身。CST可控驅(qū)動(dòng)裝置最為突出的優(yōu)點(diǎn)在于具有優(yōu)良的緊急停車性能，并且在出現(xiàn)突然斷電的情況下還能進(jìn)行可控停車，它不但調(diào)速精度高，而且擁有很寬的調(diào)速范圍。其缺點(diǎn)則在于擁有極其復(fù)雜的控制系統(tǒng)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因而體積較為龐大，需要占用很大的井下空間；同時(shí)其在經(jīng)濟(jì)性也不高，需要進(jìn)口不僅價(jià)格昂貴，而且維護(hù)成本高昂。

四是機(jī)械式軟啟動(dòng)裝置。BEST軟啟動(dòng)裝置是機(jī)械式軟啟動(dòng)裝置中代表，其在工作原理上與CST有一定的相似性，它主要在行星減速器內(nèi)齒圈的控制上做出了改變，將濕式離合器變成了小電機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)控制，用變頻器對(duì)小電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。這樣的改變使其維護(hù)成本相較于CST大大降低，但卻在一定程度上犧牲了調(diào)速的精度。同時(shí)由于增加了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，其在使用中需要占用更大的井下空間。

2 軟啟動(dòng)技術(shù)在煤礦帶式輸送機(jī)的應(yīng)用

軟啟動(dòng)技術(shù)對(duì)于煤礦用帶式輸送機(jī)具有巨大的保護(hù)作用，其在煤礦生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用是必然的趨勢(shì)。軟啟動(dòng)技術(shù)在煤礦用帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用應(yīng)該進(jìn)行科學(xué)的方案設(shè)計(jì)。

首先，要充分考慮應(yīng)用的要求。在煤礦生產(chǎn)中，帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用必須結(jié)合本煤礦生產(chǎn)的實(shí)際，對(duì)于各個(gè)方面的因素進(jìn)行考慮，以滿足應(yīng)用中的各種要求。一是考慮電網(wǎng)的安全要求，啟動(dòng)電流不能對(duì)電網(wǎng)造成巨大的沖擊；二是如果出現(xiàn)緊急停車，軟啟動(dòng)技術(shù)能夠讓帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)滿載啟動(dòng)；三是要能夠滿足雙電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)滾筒同步的要求；四是要能夠帶速可調(diào)整的要求；五是要具有經(jīng)濟(jì)性，初期的投資成本以及后期的維護(hù)成本不能過(guò)高，要擁有較高的性價(jià)比。

其次，進(jìn)行變頻器主從控制的設(shè)計(jì)。在變頻器主從控制設(shè)計(jì)中，可以采用兩臺(tái)變頻器，任意一臺(tái)為主機(jī)，另一臺(tái)作為從機(jī)。通過(guò)變頻器來(lái)獨(dú)立控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩，主變頻器和從變頻器的通訊通過(guò)光纖來(lái)保障。變頻器還應(yīng)該給電機(jī)提供相序、缺相、過(guò)載以及啟動(dòng)過(guò)流等保護(hù)功能；在軟啟動(dòng)器面板還應(yīng)該提供軟啟動(dòng)的初始電壓、軟停時(shí)間、啟動(dòng)電流以及脈動(dòng)突跳啟動(dòng)等功能的可調(diào)控制參數(shù)。

最后，變頻器的選型。在變頻器的選型中需要考慮到多個(gè)不同的因素。如果需要連續(xù)運(yùn)行，在選擇變頻器的時(shí)候要確保其額定輸出電流大于電動(dòng)機(jī)的額定電流；選擇變頻器時(shí)要保障其容量能夠滿足短時(shí)間加減速的相關(guān)要求；變頻器容量還要考慮大慣性負(fù)載啟動(dòng)；變頻器容量還必須能夠滿足頻繁加減速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。

總而言之，如何確保生產(chǎn)過(guò)程中帶式輸送機(jī)的安全對(duì)于煤礦生產(chǎn)而言至關(guān)重要。軟啟動(dòng)技術(shù)可以有效地防止帶式輸送機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)各種故障，在確保煤礦安全生產(chǎn)的同時(shí)還能夠有效地提高煤礦運(yùn)送的整體效率。通過(guò)軟啟動(dòng)技術(shù)進(jìn)行研究，并探討其在煤礦用帶式輸送機(jī)應(yīng)用中的各種可能性，對(duì)于煤礦生產(chǎn)的發(fā)展而言具有重要的意義。

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