新一代带式输送机软启动装置的应用

　　摘 要：兖州矿区对带式输送机软启动装置开展了深入分析的基础上，与有关单位共同协作进行科技攻关并取得了一批研究成果，同时在现场实际应用方面也获得了较好的效果。

　　近几年来，随着长运距、大运量、大功率带式输送机的出现，国内外相继开发出了多种型式的软启动装置。兖州矿业(集团)有限责任公司及下属煤矿在这方面下大力气，积极应用当前已有的适用新技术，并与有关单位共同开展了科技攻关，在带式输送机软启动研究与应用方面取得了显著的成绩，对国内同行具有相当的参考价值。

　　1 带式输送机软启动装置分析

　　目前，常用的大型带式输送机软启动装置有液力调速装置、BOSS系统、调速型偶合器、CST(COntrolledStarTransmission)系统可控传动技术、交流电机软启动器、液体粘性传动装置和变频调速装置等。山东科技大学和兖州矿业(集团)公司南屯煤矿对这几种带式输送机软启动装置特点进行了对比分析。

　　此项研究除了总结出这些常用的大型带式输送机软启动装置具有的显著优点以外，还对它们各自的缺陷进行了归纳分析，最后得出了如下结论：各种带式输送机的软启动器装置各有其特点。例如，BOSS系统软启动过程中发热量极大、传动效率低，不能实现无级调整，多驱动功率平衡须以摩擦片磨损为代价，油膜间隙有限致使无法实现真正空载启动;CST调速系统与减速器一体，体积大，安装不方便，在高速轴配置逆止器和制动器较困难;而且，BOSS系统和CST系统可控传动技术因为价格昂贵，备品备件要进口，所以应用不广泛，但是CST系统却是唯一能够保证在紧急停车或者突然断电的时候提供可控停车的驱动系统。液体粘性传动装置和变频调速装置由于其内部的液压控制系统复杂，制造和维护成本高，应用也不广泛。当带式输送机的单元功率小于500kW的时候，调速型液力偶合器是软启动的最佳选择，尽管其软启动性能比液粘方式差，有滑差，效率损失约2%，调速精度和传动效率不及变频调速和CST。交流电动机软启动因为不具备功率平衡和无级调速功能，而必须与限矩型偶合器配套使用，一般用于非重要的中小功率传动场合，但是其价格低廉、操作简单，在煤矿井下的顺槽可伸缩带式输送机上应用非常广泛。

　　2 多点驱动带式机斩波软启动

　　兖州矿业(集团)有限责任公司和煤炭科学研究总院上海分院合作，利用斩波降压软驱动原理，成功地研制出了多点驱动带式输送机的斩波降压软启动全数字控制技术和产品，达到了维护方便、控制精确、启动平稳等要求。

　　QJR1-300/1140型软启动器控制采用英国SSD591全数字传动控制器，内部有多个可重新组态的数字模块，通过合适的组合，形成速度闭环和电流截止负反馈环。闭环控制为PI调节方式。各种电量信号经过保护电路模块过滤和组态，从原来几十种保护中选了几种必要的保护。给定信号发生器是可编程的，通过对斜坡输入、斜坡加速时间和切换输入的设定，可以方便地控制胶带加速时间和切换时间。

　　为了适合煤矿自动化管理的要求，该软启动器的操作方式既可以直接启动，也可以远端启动。同时还可以向上级控制系统回馈启动、运行和故障三组无源触点，供上级控制系统程控使用。目前国内煤矿所使用的带式输送机，大多数为多电机多点驱动方式，为了避开启动电流，采用直接启动方式控制时都使用延时顺序启动办法，使几台驱动电机分时启动。由于软启动器对启动电流进行了有效控制，因此启动时允许几台软启动器同时启动。为了使几台电机负载平衡，软启动器采用主从控制方式，定义一台软启动器为主机，其余为从机，软启动器的速度和加速度控制由主机完成，从机跟踪主机的状态，达到电流平衡的目的。在实际运用中，多点驱动的带式输送，2个驱动点之间的距离可达1km左右，为了保证电流平衡控制信号可靠传输，采用可靠的V/F和F/V转换技术，有效控制了干扰信号，并避免了长距离传输中的信号衰减问题。

　　3 带式输送机液粘软启动装置研究

　　迄今为止，兖州煤矿机械厂已经研制出了150kW、200kW、500kW三种液粘软启动装置，并在各大矿务局的大型带式输送机中成功地运用了近百台套，实现了带式机的慢速、满载、平稳启动和多台电机的负载平衡，降低一级带强度和减小电机容量30%～40%，具有明显的经济效益。

　　液体粘性学是近十几年新发展起来的一门崭新学科。液粘软启动装置的传动机理是基于牛顿内摩擦定律。它位于异步电动机和减速器之间，接受电动机的动力，驱动负载旋转。通过控制液体压力的大小，控制剪切油膜厚度，进而实现对液粘软启动装置输出转矩的控制，达到带式输送机软启动的目的。

　　他们曾考虑了两种方案：

　　①弹簧作用式。通过向活塞内注油，使其压力升高，压盘推动弹簧使摩擦片脱开。这时，电动机空载启动。通过用步进电机控制数字压力阀使油压逐渐降低，摩擦片之间的间隙(剪切的油膜厚度)逐渐减小，使输入、输出转速差慢慢变小，直至两端同步，达到对带式输送机软启动的目的。

　　②油压作用式。由液压油在活塞上产生的力使摩擦片结合，弹簧在这里起回位作用。不工作时，由于油缸无压力油，所以摩擦片处于脱离状态。当输送机需要启车时，先空启电动机，然后通过液压系统向油缸内注油。随着压力的逐渐升高，活塞克服弹簧的弹性力将摩擦片之间的间隙慢慢变小，输出轴转矩越来越大，最后摩擦片完全结合，无相对转动，软启动过程结束。

　　油压作用式与弹簧作用式的最大区别在于使摩擦片结合的力来源不同，控制方式也大不相同。油压作用式的最大缺点是启车结束后液压油必须维持一定的压力值，否则将影响输送机的正常使用。 信息来源:http://www.tede.cn
　　4 带式输送机液体粘性软启动装置研制

　　由兖州煤矿机械厂独立开发研制的一种“带式输送机液体粘性软启动装置”，比较好地解决了矿山、港口等处使用数量巨大的带式输送机平稳启动这一个长期困扰生产厂家和用户的难题，填补了国内的一项空白，同时还使带式输送机整机价格也因此而下降了30%左右。

　　据了解，新研制的这种带式输送机液体粘性软启动装置是利用液体的粘性和油膜剪切的原理，实现了输出转速的无级调节，是一种适用于长运距、大运量带式输送机上的集机械、电气、液压于一体的设备，可以使带式输送机的启动加速度在很大的大范围内被调节和控制。

　　生产现场的使用实践有力地表明：这种液体粘性软启动装置在大运量、长运距的带式输送机上，尤其是在满载货物启动的时候使用，可以使带式输送机按照小于0.3m/s2的加速度平稳地启动，最小加速度可以达到0.043m/s2，并且能够在0.01～0.10m/s的范围内任意调控速度，不仅减少了冲击、极大地降低了胶带所承受的张力，而且还能够大幅度地减少胶带撕裂、电动机烧坏等机电事故的发生，保证了整机运行的安全性、可靠性和最大限度地延长了零部件的