煤礦用帶式輸送機軟啟動技術及其應用

邊亞峰 王錦華

摘 要：本文主要探討了軟啟動技術及其在煤礦用帶式輸送機中應用的相關問題。文章首先從四個方面分析了軟啟動技術應用于帶式輸送機中的優(yōu)勢，然后簡要分析了調(diào)速型液力偶合器、交流變頻調(diào)速裝置、CST 可控驅(qū)動裝置以及機械式軟啟動裝置這四種常用的軟啟動裝置的優(yōu)缺點，最后探討了軟啟動技術在煤礦帶式輸送機的具體應用。

關鍵詞：煤礦生產(chǎn)；軟啟動技術；帶式輸送機

1 帶式輸送機中的軟啟動技術的概述

在滿載的情況下，如果帶式輸送機要想克服自身的慣性而實現(xiàn)平穩(wěn)停車或啟動就需要應用軟啟動技術。從而在運行的過程中降低啟動時對于輸送帶與機械傳動系統(tǒng)的沖擊，延長輸送帶、減速器等部件的使用壽命等。

1.1軟啟動技術應用于帶式輸送機中的優(yōu)勢

帶式輸送機在煤礦生產(chǎn)中承擔著重要的運輸作用，軟啟動技術的應用對于煤礦的運送有重要的意義，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，軟啟動技術能夠改善帶式輸送機的啟動方式。啟動方式的選擇對于帶式輸送機的運行有重要的影響，軟啟動技術提供了限流、全壓及雙斜坡等啟動方式。使煤礦生產(chǎn)過程中能夠以電網(wǎng)的實際與生產(chǎn)的需要來選擇理想的啟動方式。

其次，軟啟動技術能夠保護系統(tǒng)的安全。軟啟動能夠?qū)崿F(xiàn)多種保護操作，利用過壓保護、短路保護、失壓保護等功能在系統(tǒng)出現(xiàn)操作故障的時候提供必要的保護措施。另外，其還可以實現(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，軟啟動技術有助于節(jié)能目標的實現(xiàn)。煤礦用帶式輸送機的運作需要消耗大量的電能，軟啟動技術能夠通過自適應控制來自動調(diào)整電機的轉速，使得電機功率因數(shù)得到提升，從而降低電機的功率損耗，達到節(jié)省能源的效果。

最后，軟啟動技術能夠延長帶式輸送機的使用壽命。通過軟啟動技術，電機在啟動的過程中機械應力會大大降低，傳動元件承受的機械沖擊更小，從而使其在使用的過程中的損耗降低，有助于維持帶式輸送機的性能，延長其使用的壽命。

1.2常用的軟啟動裝置

在煤礦用帶式輸送機中應用軟啟動技術必須要通過特定的軟啟動裝置來實現(xiàn)，當前常用的軟啟動裝置主要包括調(diào)速型液力偶合器、交流變頻調(diào)速裝置、CST 可控驅(qū)動裝置以及機械式軟啟動裝置。

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機轉速不變的情形下通過控制工作腔出口流量大小，或者是偶合器上勺桿的位置來達到帶式輸送機的平穩(wěn)啟動，實現(xiàn)無級調(diào)速。它的優(yōu)點在于可靠性高、方便于操作和維護，而且技術也較為成熟，并且價格低廉。其缺點則在于有效調(diào)速范圍比較有限，可控啟動效果需要進一步提高，同時在使用的過程中功率損失相對較大，從而降低整個傳動系統(tǒng)的效率。

二是交流變頻調(diào)速裝置。該裝置主要通過對于進入功率器件的交流電源頻率進行控制來達到控制電機速度和調(diào)節(jié)啟動速度的目的。在國內(nèi)，智能變頻調(diào)速裝置的研發(fā)備受重視，是適合帶式輸送機軟啟動的關鍵裝置。其優(yōu)點在于可以滿足多電機驅(qū)動功率平衡的需要，還可以依據(jù)現(xiàn)場情況來進行啟動時間的設置，同時也能夠有效地降低輸送帶帶強。更重要的是通過與煤流傳感器進行配合使用還能夠自動調(diào)節(jié)輸送帶速度，在節(jié)省電力的同時降低輸送帶的磨損。雖然從性能上看交流變頻調(diào)速裝置有著無可比擬的優(yōu)勢，但是在推廣應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；二是設備更多要依靠進口，價格和維護成本高，影響煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

三是CST可控驅(qū)動裝置。CST是由美國企業(yè)研制機電一體化傳動系統(tǒng)，它主要包括電液控制、機械傳動、冷卻控制、油泵以及風冷熱交換器五個部分，集離合、減速和調(diào)速等功能于一身。CST可控驅(qū)動裝置最為突出的優(yōu)點在于具有優(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。其缺點則在于擁有極其復雜的控制系統(tǒng)和內(nèi)部結構，因而體積較為龐大，需要占用很大的井下空間；同時其在經(jīng)濟性也不高，需要進口不僅價格昂貴，而且維護成本高昂。

四是機械式軟啟動裝置。BEST軟啟動裝置是機械式軟啟動裝置中代表，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的機械傳動控制，用變頻器對小電機轉速進行控制。這樣的改變使其維護成本相較于CST大大降低，但卻在一定程度上犧牲了調(diào)速的精度。同時由于增加了機械傳動系統(tǒng)，其在使用中需要占用更大的井下空間。

2 軟啟動技術在煤礦帶式輸送機的應用

軟啟動技術對于煤礦用帶式輸送機具有巨大的保護作用，其在煤礦生產(chǎn)中的廣泛應用是必然的趨勢。軟啟動技術在煤礦用帶式輸送機中的應用應該進行科學的方案設計。

首先，要充分考慮應用的要求。在煤礦生產(chǎn)中，帶式輸送機軟啟動技術的應用必須結合本煤礦生產(chǎn)的實際，對于各個方面的因素進行考慮，以滿足應用中的各種要求。一是考慮電網(wǎng)的安全要求，啟動電流不能對電網(wǎng)造成巨大的沖擊；二是如果出現(xiàn)緊急停車，軟啟動技術能夠讓帶式輸送機實現(xiàn)滿載啟動；三是要能夠滿足雙電機帶動傳動滾筒同步的要求；四是要能夠帶速可調(diào)整的要求；五是要具有經(jīng)濟性，初期的投資成本以及后期的維護成本不能過高，要擁有較高的性價比。

其次，進行變頻器主從控制的設計。在變頻器主從控制設計中，可以采用兩臺變頻器，任意一臺為主機，另一臺作為從機。通過變頻器來獨立控制電機轉矩，主變頻器和從變頻器的通訊通過光纖來保障。變頻器還應該給電機提供相序、缺相、過載以及啟動過流等保護功能；在軟啟動器面板還應該提供軟啟動的初始電壓、軟停時間、啟動電流以及脈動突跳啟動等功能的可調(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不同的因素。如果需要連續(xù)運行，在選擇變頻器的時候要確保其額定輸出電流大于電動機的額定電流；選擇變頻器時要保障其容量能夠滿足短時間加減速的相關要求；變頻器容量還要考慮大慣性負載啟動；變頻器容量還必須能夠滿足頻繁加減速運轉的要求。

總而言之，如何確保生產(chǎn)過程中帶式輸送機的安全對于煤礦生產(chǎn)而言至關重要。軟啟動技術可以有效地防止帶式輸送機在運行的過程中出現(xiàn)各種故障，在確保煤礦安全生產(chǎn)的同時還能夠有效地提高煤礦運送的整體效率。通過軟啟動技術進行研究，并探討其在煤礦用帶式輸送機應用中的各種可能性，對于煤礦生產(chǎn)的發(fā)展而言具有重要的意義。

參考文獻

[1]馬樹煥；軟啟動裝置在礦用帶式輸送機上的選用分析[J]；煤礦機械；2015年12期

[2]楊紅；高壓軟啟動在煤礦帶式輸送機中的應用[J]；內(nèi)燃機與配件；2018年12期

[3]王法慶；礦井帶式輸送機軟啟動技術研究與應用[J]；山東工業(yè)技術；2017年11期