陸鵬飛

【摘 要】筆者多年來(lái)一直從事煤礦井工作，結(jié)合自身的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)對(duì)煤礦井下膠帶機(jī)的多種驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行了介紹，最常見(jiàn)的技術(shù)包括液力偶合、CST 、可控硅軟啟動(dòng)等技術(shù)。通過(guò)認(rèn)真的研究分析得出以下結(jié)論：現(xiàn)階段煤礦井比較適合的膠帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置當(dāng)屬可控硅軟啟動(dòng)器。

【關(guān)鍵詞】膠帶輸送機(jī)；驅(qū)動(dòng)；液力偶合器；CST；可控硅軟啟動(dòng)器

0.引言

基于防爆要求的考慮，隔爆鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)廣泛運(yùn)用在煤礦井下膠帶輸送機(jī)之中。對(duì)于那些功率相對(duì)較小的設(shè)備，以前條件下都會(huì)進(jìn)行直接全壓?jiǎn)?dòng)，直到上世紀(jì)80年代，限矩型液力偶合器這一裝置的出現(xiàn)。一些設(shè)備的電動(dòng)機(jī)功率相對(duì)比較大，可以通過(guò)連接此種設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的振動(dòng)與沖擊進(jìn)行有效的減少或者緩解。最近幾年來(lái)，煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，煤礦井下的機(jī)電設(shè)備，特別是膠帶輸送機(jī)已經(jīng)朝著多樣化的方式發(fā)展，最為常見(jiàn)的膠帶輸送機(jī)包含以下幾種類(lèi)別：（1）單機(jī)驅(qū)動(dòng)；（2）多機(jī)驅(qū)動(dòng)；（3）頭尾驅(qū)動(dòng)；（4）中間驅(qū)動(dòng)。當(dāng)前一些慣量比較大、變負(fù)荷的膠帶輸送機(jī)的軟啟動(dòng)方式逐步開(kāi)始轉(zhuǎn)變，調(diào)速型液力偶合器開(kāi)始得到運(yùn)用，這一轉(zhuǎn)變適應(yīng)了煤礦經(jīng)營(yíng)發(fā)展的要求。另外一些設(shè)備則通過(guò)對(duì)CST以及一些變頻調(diào)速裝置的運(yùn)用進(jìn)行啟動(dòng)，但對(duì)于那些功率非常大的固態(tài)電子軟啟動(dòng)器應(yīng)用才剛剛進(jìn)行起步，還未廣泛采用。當(dāng)前微電子及電力技術(shù)快速的向前發(fā)展，可控硅軟啟動(dòng)技術(shù)橫空出世，越來(lái)越受到廣大用戶(hù)的關(guān)注與好評(píng)，此種方式技術(shù)非常先進(jìn)，性能穩(wěn)定可靠。文章接下來(lái)將對(duì)膠帶輸送機(jī)的幾種驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行具體的分析：

表 1 煤礦井下膠帶機(jī)的多種驅(qū)動(dòng)技術(shù)

1.膠帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方式性能特點(diǎn)的分析比較

1.1可調(diào)型液力偶合器

現(xiàn)在帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)控制設(shè)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(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一、軟啟動(dòng)方式符合相關(guān)；第二、電機(jī)在空載的情況下進(jìn)行啟動(dòng)，未對(duì)電網(wǎng)形成較大沖擊，使帶式輸送機(jī)在進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械沖擊大大降低；第三、數(shù)臺(tái)機(jī)械進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，有助于功率平衡的實(shí)現(xiàn)。相比起CST，造價(jià)較低，每臺(tái)大約十多萬(wàn)元。缺點(diǎn)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(fù)雜散熱設(shè)備，而且機(jī)械本身體積較大，占用空間較大，不便于維護(hù)保養(yǎng)，基建設(shè)費(fèi)用較多、啟動(dòng)特性較差。

1.2 CST

CST這一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是專(zhuān)門(mén)為重載帶式輸送機(jī)量身定做的，專(zhuān)門(mén)用于其軟啟動(dòng)、軟停止，富含先進(jìn)的機(jī)械技術(shù)、電器裝置、液壓功能以及尖端的微電子技術(shù)，能夠?qū)捷斔蜋C(jī)進(jìn)行良好的操控，所以，一些運(yùn)輸量比較大、運(yùn)輸距離比較長(zhǎng)輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)可采用CST驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。CST主要由以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

第一、帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)或者停止的加速度能夠按照一定要求為其所控制，啟動(dòng)、停止過(guò)程非常的平穩(wěn)，所以帶式輸送機(jī)得各個(gè)結(jié)構(gòu)或者部件的壽命將會(huì)大大延長(zhǎng)。

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

第三、配置有先進(jìn)的濕式線(xiàn)性離合器，所以輸出的轉(zhuǎn)速能夠進(jìn)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(xiàn)性離合器能夠?yàn)闇p速器及負(fù)載進(jìn)行保護(hù)，能夠使減速器避免遭受帶式輸送機(jī)所形成的沖擊荷載的影響，又對(duì)最大傳遞力矩進(jìn)行了有效的限制，有效地防止其對(duì)帶式傳送機(jī)的損害。

第五、CST所用電機(jī)啟動(dòng)方式按空載順序進(jìn)行的，所以電機(jī)的選擇不是按照啟動(dòng)負(fù)載進(jìn)行，而是根據(jù)運(yùn)動(dòng)負(fù)載進(jìn)行的，大大降低了電機(jī)功率，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命，除此之外，采用空載啟動(dòng)方式能有效降低對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響。但是CST的造價(jià)非常的昂貴，單臺(tái)的花費(fèi)就可以達(dá)到10萬(wàn)多美元。

1.3可控硅軟啟動(dòng)器

可控硅軟啟動(dòng)器工作原理如下具體闡述：

電機(jī)轉(zhuǎn)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(guān)，根據(jù)I=U/R可得，電機(jī)電流跟定子路端電壓正比例相關(guān)，所以對(duì)加速度轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流的限制可通過(guò)對(duì)定子端的電壓的大小進(jìn)行控制予以調(diào)整。因此，通過(guò)對(duì)可控硅的相位角進(jìn)行調(diào)調(diào)節(jié)對(duì)電壓進(jìn)行控制。

軟啟動(dòng)器主回路的電流和電壓的調(diào)整是通過(guò)對(duì)三對(duì)反并聯(lián)可控硅以及全數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行控制的，最終完成電機(jī)的軟啟動(dòng)。運(yùn)行的時(shí)候，信號(hào)傳遞到軟啟動(dòng)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(duì)三相可控硅的導(dǎo)通角進(jìn)行調(diào)控，最終讓電機(jī)根據(jù)已經(jīng)設(shè)置好的數(shù)值進(jìn)行平滑啟動(dòng)。啟動(dòng)工作完成后，控制器會(huì)自動(dòng)發(fā)出指令，隨后路真空接觸器開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)工作，最后可控硅停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

在我國(guó)，最具有典型代表性的可控硅軟啟動(dòng)器當(dāng)屬中煤科工集團(tuán)常州研究院有限公司和德國(guó)西門(mén)子公司合作研制成功的具有高科技水準(zhǔn)的KDK4 礦用隔爆型軟啟動(dòng)器，以下將分析其功能特點(diǎn)：

第一、德國(guó)西門(mén)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(shù)無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外屬于比較先進(jìn)的，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，性能非常的穩(wěn)定可靠。

第二、運(yùn)用了一系列的先進(jìn)甚至尖端部件、技術(shù)。例如先進(jìn)的電力電子器件、全數(shù)字控制技術(shù)，具有多項(xiàng)功能。另外，軟啟動(dòng)時(shí)間可在0-18秒之間進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)；起始電壓可實(shí)現(xiàn)20%-100%之間調(diào)整；電流可在0.5—6I之間操控；停止時(shí)間可在1-20秒之內(nèi)予以控制，結(jié)合負(fù)荷的實(shí)際情況操作員按預(yù)先給定的曲線(xiàn)平滑啟動(dòng)或者停止對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。除此之外，軟啟動(dòng)器配備有專(zhuān)門(mén)的PC接口，可以利用面板電位計(jì)、撥動(dòng)開(kāi)關(guān)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)也可運(yùn)用PC接口對(duì)程序進(jìn)行非常詳細(xì)的設(shè)置，以便滿(mǎn)足一些高標(biāo)準(zhǔn)的場(chǎng)合。

第三、能夠?qū)﹄姍C(jī)的端電壓進(jìn)行有力控制，一方面來(lái)講三相交流電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中過(guò)大的加速轉(zhuǎn)矩作用將不會(huì)對(duì)工作機(jī)械產(chǎn)生影響；另一方面講大啟動(dòng)電流產(chǎn)生的沖擊作用也不會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生影響。加速轉(zhuǎn)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(jī)械應(yīng)力將會(huì)的大大的緩解，工作機(jī)械、傳動(dòng)裝置相應(yīng)的結(jié)構(gòu)或者零部件的損耗將會(huì)大大減小，提高了機(jī)械設(shè)備工作的安全性能，有助于機(jī)械的維護(hù)和保養(yǎng)，同時(shí)機(jī)械設(shè)備的使用壽命也會(huì)大大增加。

第四、重載啟動(dòng)和壓煤等現(xiàn)象將會(huì)不可避免的出現(xiàn)在膠帶輸送機(jī)等大慣性負(fù)載的運(yùn)行的過(guò)程中，為了有效針對(duì)此種情況，軟啟動(dòng)器對(duì)于此種情況專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了突跳啟動(dòng)脈沖，重負(fù)荷啟動(dòng)這一問(wèn)題將會(huì)的得到有效解決問(wèn)題。

第五、全啟動(dòng)器本身具有相對(duì)齊全自我診斷以及自我保護(hù)功能，能夠?qū)﹄娫?、溫度、線(xiàn)路、電壓、過(guò)在等故障進(jìn)行有效地保護(hù)，所以不管是來(lái)自何方的干擾或故障，軟啟動(dòng)器自身獨(dú)有的保護(hù)功能都能很好地應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，運(yùn)行也會(huì)變得更加安全可靠。

第六、結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，安裝、操作以及后期的維護(hù)非常的簡(jiǎn)便快捷，它不但能夠就地控制，還能夠通過(guò)對(duì)可編程序控制器等遠(yuǎn)程控制設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方操控。

根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際情況，礦用隔爆型電機(jī)軟啟動(dòng)控制器實(shí)現(xiàn)按原先設(shè)定的曲線(xiàn)平滑啟動(dòng)或者停止，這將對(duì)機(jī)械及電氣沖擊進(jìn)行大限度的抑制，機(jī)電設(shè)備的的使用年限將會(huì)得到大大延長(zhǎng)，傳統(tǒng)的電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備不具備此功能，可以此作為其替代品。

2.結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合以上對(duì)多種膠帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的分析研究得知，CST驅(qū)動(dòng)技術(shù)先進(jìn)，性能非常的穩(wěn)定可靠，能夠滿(mǎn)足當(dāng)前的膠帶機(jī)的需要，但是造價(jià)高昂，讓眾人望而卻步；隔爆軟啟動(dòng)控制器技術(shù)先進(jìn)、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(hù)簡(jiǎn)便快捷，還具有穩(wěn)定的自我診斷保護(hù)功能，總的來(lái)說(shuō)性?xún)r(jià)比非常的高，這必將成為廣大用戶(hù)的選用品。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫高峰.變頻器在煤礦皮帶機(jī)的應(yīng)用研究，煤礦現(xiàn)代化[J].2010，6：102-103.

[2]張更業(yè).變頻器調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在煤礦膠帶機(jī)輸送系統(tǒng)中上的應(yīng)用.工礦自動(dòng)化[J].2007，（02）：87-90.