膠帶輸送機(jī)軟啟動(dòng)裝置在煤礦中的應(yīng)用探析

馮禮亮

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)水峪煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 孝義 032302）

1 膠帶輸送機(jī)軟啟動(dòng)裝置的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

首先，可以降低電機(jī)的燒壞幾率。煤礦開采期間多采用大功率電機(jī)，啟動(dòng)瞬間會(huì)產(chǎn)生較大電流，從而很容易燒壞電機(jī)。而使用軟啟動(dòng)裝置可以最大程度簡(jiǎn)化輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，還可以根據(jù)負(fù)載程度自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，確保輸送機(jī)在重載與空載情況下啟動(dòng)的平穩(wěn)性，杜絕了電機(jī)的損壞問題。

其次，可以實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)效益。煤礦開采期間使用頻率最高的則是膠帶輸送機(jī)，其耗能較大，采用軟啟動(dòng)裝置后，可以有效改善電路系統(tǒng)的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降本增效的效果。尤其是軟啟動(dòng)裝置中的速斷短路可以確保設(shè)備在極端條件下盡快恢復(fù)正常的運(yùn)行模式，不但減少了維修時(shí)間，且提高了設(shè)備的使用壽命，實(shí)現(xiàn)了較高的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益水平[1]。

最后，可以實(shí)現(xiàn)較高的環(huán)境效益。目前，社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵在于保護(hù)環(huán)境，對(duì)此，煤礦企業(yè)生產(chǎn)期間必須嚴(yán)格遵照環(huán)保原則。而軟啟動(dòng)裝置屬于電子電氣產(chǎn)品，使用期間不會(huì)產(chǎn)生廢水、廢氣，降低了對(duì)環(huán)境的污染程度，提高了企業(yè)的環(huán)保效益。

2 軟啟動(dòng)裝置類型

目前，膠帶輸送機(jī)軟啟動(dòng)裝置主要分為液黏軟啟動(dòng)裝置、變頻調(diào)速裝置、CST可控啟動(dòng)傳輸裝置以及液力耦合器裝置等幾種類型，其中不同的啟動(dòng)裝置具備不同的適用范圍。

2.1 液黏啟動(dòng)裝置

在煤礦生產(chǎn)過程中，液黏啟動(dòng)裝置的使用頻率較高，尤其適用于單機(jī)功率高于500 kW的輸送機(jī)設(shè)備。液黏啟動(dòng)裝置可以有效改善機(jī)械設(shè)備的啟動(dòng)、運(yùn)行以及停止等功能，且還可以降低對(duì)電氣設(shè)備與機(jī)械設(shè)備的沖擊力度，對(duì)膠帶輸送機(jī)具有過載保護(hù)功能，圖1為液黏軟啟動(dòng)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 液黏軟啟動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

液黏軟啟動(dòng)裝置的功能主要體現(xiàn)于以下幾個(gè)方面：首先，它可以閉環(huán)式控制機(jī)電液一體化，具備精度高且轉(zhuǎn)速穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)；其次，它可以緩慢啟動(dòng)慣性較大的負(fù)載電機(jī)，以防傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)過載問題；最后，啟動(dòng)過程中可以在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)加速度，調(diào)節(jié)精度可以達(dá)到98%，且在一定范圍內(nèi)還可以實(shí)現(xiàn)無極變速，具備較寬的調(diào)節(jié)范圍，可以實(shí)現(xiàn)遙控或自動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速[2]。

2.2 調(diào)速型液力耦合器

調(diào)速型液力耦合器主要由旋轉(zhuǎn)組件、調(diào)速控制裝置、箱體油、冷卻器等部分組成，其主要利用液體在葉輪中產(chǎn)生的動(dòng)能為電機(jī)傳遞動(dòng)力。在不便輸入轉(zhuǎn)速的情況下，調(diào)速液力耦合器可以通過導(dǎo)管或其他調(diào)節(jié)模式調(diào)節(jié)充油量，以改變輸出力矩與轉(zhuǎn)速。液力耦合器啟動(dòng)裝置主要適用于運(yùn)輸距離長(zhǎng)、裝載功率較大、對(duì)軟啟動(dòng)性能要求不高、調(diào)速范圍較小的膠帶輸送機(jī)，且此種裝置在調(diào)節(jié)期間存在以下優(yōu)勢(shì)。首先是便于調(diào)節(jié)，工作人員只需要改變對(duì)沖液量便可以有效調(diào)節(jié)系統(tǒng)的傳動(dòng)加速度；其次是可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)驅(qū)動(dòng)力平衡；再次是可以有效提高輸送機(jī)的運(yùn)輸性能及使用壽命；最后是可以增強(qiáng)膠帶輸送機(jī)的安全性與穩(wěn)定性。總之，調(diào)速液力耦合器裝置性價(jià)比較高，可以廣泛應(yīng)用至膠帶輸送機(jī)中，但此種裝置的調(diào)節(jié)精度有限，且調(diào)節(jié)范圍較窄[3]。

2.3 變頻調(diào)速軟啟動(dòng)裝置

變頻調(diào)速軟啟動(dòng)裝置主要利用可控硅整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，之后再將直流電調(diào)節(jié)為電壓、頻率均可控的三相交流電。變頻調(diào)速軟啟動(dòng)裝置主要適用于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)中，可以實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。同時(shí)，其還可以適用于地面輸送距離較長(zhǎng)的膠帶輸送機(jī)中，比如露天煤礦等。此種裝置具備調(diào)速精度高且功率平衡等優(yōu)勢(shì)，但其會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊力，且對(duì)工作環(huán)境具有較高要求，價(jià)格較高，維修難度加大。

2.4 CST可控啟動(dòng)傳輸裝置

CST系統(tǒng)具備調(diào)速、停車以及功率平衡等多種功能，較常使用于重型刮板機(jī)輸送機(jī)以及長(zhǎng)帶式輸送機(jī)中，屬于理想的動(dòng)力傳輸裝置。首先，CST可控啟動(dòng)傳輸裝置具備較高的精確度，可以準(zhǔn)確跟蹤輸送機(jī)的啟動(dòng)與停車曲線，有效調(diào)節(jié)輸送機(jī)速度，保證了啟動(dòng)的平穩(wěn)性，延長(zhǎng)了輸送帶的使用年限。其次，CST可控傳輸裝置的使用可以使動(dòng)力傳遞更為柔和，降低了輸送機(jī)故障的發(fā)生幾率，且技術(shù)人員在空載情況下可以在10%～100%范圍內(nèi)任意調(diào)整轉(zhuǎn)速。最后，濕式離合器對(duì)負(fù)載與減速機(jī)會(huì)形成雙向保護(hù)，其不但限制了最大轉(zhuǎn)矩的傳遞，且可以保護(hù)輸送機(jī)免受驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響，延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)的使用期限[4]。

3 液黏軟啟動(dòng)裝置在膠帶輸送機(jī)中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用方案

河南龍宇能源城郊礦井膠帶輸送機(jī)采用YNRQD系列的液黏軟啟動(dòng)裝置，其屬于機(jī)電液流體可控傳動(dòng)裝置，可以滿足帶式輸送機(jī)的可控軟啟動(dòng)要求。液黏軟啟動(dòng)裝置主要利用液體的黏性傳遞轉(zhuǎn)矩，具備以下幾種技術(shù)性能。首先可以滿足帶式輸送機(jī)的可控起動(dòng)要求，空載啟動(dòng)時(shí)可以降低電氣與機(jī)械沖擊力度。其次，此裝置可以避免起動(dòng)時(shí)的沖擊問題，加速度在0.05～0.3m/s2時(shí)便可以起動(dòng)帶式輸送機(jī)。再次，液壓系統(tǒng)具備過載保護(hù)功能，可以有效保護(hù)電機(jī)。同時(shí)，電機(jī)正常工作時(shí)不需要冷卻，傳動(dòng)效率可以達(dá)到99%以上。最后，此裝置可以有效平衡多電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率，可以滿足帶式輸送機(jī)不同的工作需求。由此，應(yīng)選擇液黏軟啟動(dòng)裝置。

在為帶式輸送機(jī)安裝液黏軟啟動(dòng)裝置時(shí)還應(yīng)實(shí)行電氣控制方案，將可編程序控制器作為輸送機(jī)的電氣控制核心。可編程序控制器主要根據(jù)工業(yè)環(huán)境而開發(fā)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其編程方便，對(duì)環(huán)境要求較低，具備數(shù)據(jù)處理功能等優(yōu)勢(shì)。電氣控制采用BSYS-127型帶式輸送機(jī)電控裝置，主要具備以下控制功能。首先，通過比較液黏軟啟動(dòng)系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸送帶速度檢測(cè)信號(hào)，決定輸送帶與驅(qū)動(dòng)滾筒間是否需要增加防滑與超速保護(hù)措施。其次，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)閉環(huán)控制液粘軟啟動(dòng)系統(tǒng)的電流，調(diào)整多機(jī)功率，使其實(shí)現(xiàn)平衡。最后，通過綜保控制箱可以有效保護(hù)傳感器開關(guān)輸入信號(hào)，并及時(shí)預(yù)測(cè)輸送帶跑偏、堆煤等故障信號(hào)，并及時(shí)進(jìn)行起車報(bào)警。

3.2 應(yīng)用效果

河南龍宇能源城郊礦井于2005年使用膠帶輸送機(jī)軟啟動(dòng)裝置，至今運(yùn)行良好，累計(jì)運(yùn)煤已達(dá)500萬t。

由上述實(shí)際應(yīng)用案例可以看出，在膠帶輸送機(jī)中引用軟啟動(dòng)裝置可以大幅度降低設(shè)備的造價(jià)成本，減少部件質(zhì)量，降低故障問題的發(fā)生幾率。且此種啟動(dòng)裝置外形尺寸較小，因此可以在礦井中得到廣泛推廣，具備廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

4 結(jié)語

煤礦企業(yè)在選擇膠帶輸送機(jī)軟啟動(dòng)裝置時(shí)應(yīng)充分考慮輸送機(jī)基本參數(shù)及煤礦開采情況，以便在滿足系統(tǒng)性能要求的基礎(chǔ)上選擇性價(jià)比較高的啟動(dòng)裝置，在確保輸送機(jī)安全高效運(yùn)行的基礎(chǔ)上提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率。