孫睿

（內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 025350）

在大功率長距離帶式輸送機的設計中，軟起動技術的應用是多機驅(qū)動改善起動條件的主要手段，調(diào)速液壓聯(lián)軸器是一種理想的部件。原有的大功率、長距離帶式輸送機大多采用多電機驅(qū)動方式和轉(zhuǎn)矩限制液力偶合器。同時啟動電流過大，就對電網(wǎng)的影響增加，電阻壓力增大。當電機直接啟動的時候，輸送機的起動加速度非?？?，輸送段速度張力裝置的反應速度比較緩慢，輸送帶的垂度增加，碰撞和摩擦在多層輸送帶之間產(chǎn)生，所以導致輸送帶磨損力度大，傳送帶磨損不平衡，壽命減短問題產(chǎn)生。調(diào)速型液力偶合器通過在啟動和停止過程中增加和減少速度控制，通過計算機編程控制管的位移，從而使皮帶根據(jù)給定的加速度特性開始運行。電機卸載后，額定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，電機可以加載，因此啟動對電網(wǎng)的影響很小。由于變速液壓聯(lián)軸器是采用非電氣方式驅(qū)動的，因此在井下防爆場合的使用具有很大的優(yōu)勢。

1 調(diào)速型液力偶合器的工作原理

當在偶合器的工作腔中填充一定量的工作流體時，泵輪從馬達獲得機械能，并將其轉(zhuǎn)化為液體能量，驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪將液體能量轉(zhuǎn)換成機械能，以及工作動能，通過軸的輸出工作，實現(xiàn)從原動機到工作機的能量傳遞。調(diào)速液力偶合器是通過改變液力偶合器工作腔內(nèi)工作流體的充油量和電機的恒速來實現(xiàn)工作機械的無限調(diào)速和軟起動（如圖1所示）。當獨立功率水平小于250千瓦時，采用自然冷卻。該偶合器配有電動執(zhí)行機構和電動機械手，并與負載變化信號連接。還可根據(jù)用戶要求配備自動測速裝置，可實現(xiàn)速度控制或自動控制。

2 液力偶合器的分類

圖1 調(diào)速液力偶合器工作原理

主要有三種類型的液力偶合器：普通液力偶合器、限矩流體液力偶合器和調(diào)速流體液力偶合器。普通的液力偶合器結構簡單，工作腔間距的限制小，空腔有效容積大，轉(zhuǎn)動效率高，轉(zhuǎn)矩限制液力偶合器在普通型的基礎上增加了結構擋板或輔助腔。它比傳統(tǒng)的液力偶合器更能有效地保護電機不受低轉(zhuǎn)動比的影響，它更適用于電網(wǎng)負荷大的選煤廠，可能產(chǎn)生超負荷的問題。調(diào)速液力偶合器是由于調(diào)速液力偶合器的恒速，改變了管的寬度，改變了工作腔的滿度，改變了輸出速度和轉(zhuǎn)距，從而實現(xiàn)了非極調(diào)速，改變了輸出頻率，實現(xiàn)了體積型接頭，調(diào)速液力偶合器不能實現(xiàn)自冷卻和散熱，由于其自身的結構原因，輸出速度大的時候調(diào)節(jié)范圍小，轉(zhuǎn)動功率大，需要有工作液的外部循環(huán)和冷卻系統(tǒng)。

3 長距離帶式輸送機調(diào)速型液力偶合器多機驅(qū)動的應用

3.1 調(diào)速型液力偶合器在長距離帶式輸送機啟停中的應用

（1）起步控制研究。在啟動機器之前，將調(diào)速液壓偶合器的導向管插入到最深的位置（以確保輸入軸的輸出軸的速度為0）以實現(xiàn)空載驅(qū)動電機。當電機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速時，電動執(zhí)行機構被電動執(zhí)行機構慢慢拉出，輸出軸速度從0逐漸加速，旋轉(zhuǎn)度不變，實現(xiàn)管帶機的軟啟動。根據(jù)一定的加速度上升曲線，對長距離帶式輸送機的起動過程進行了分析。如圖2所示，從圖中可以看出，在管帶機頭驅(qū)動開始后，當皮帶速度從0上升到一定程度之后，將有一段延遲時間，大約4~7秒，使帶力有時間反應，然后再次加速，避免滑動，當一段時間后，帶速度達到額定速度，然后開始平穩(wěn)運行，以完成正常啟動過程。

圖2 加速度上升曲線圖

（2）駐車制動器的研究。在停止電機之前，電動執(zhí)行機構用來緩慢地將牽引管控制到最深的部分，并且輸出軸從額定速度逐漸減速。當輸出軸速度接近0時，電機立即停止，實現(xiàn)帶式輸送機的軟停止。

3.2 變速液壓偶合器在長距離帶式輸送機頭尾多驅(qū)動同步控制中的應用

由于長距離帶式輸送機的機頭與尾部之間的距離較遠，膠帶沿該方向具有一定的彈性和阻力，張力傳遞具有滯后的過程。當頭部和尾部驅(qū)動輪同時轉(zhuǎn)動時，尾部帶的張力減?。^部被擰緊），膠帶將在后驅(qū)動輪的表面上滑動。當后驅(qū)動過早啟動時，也會導致膠帶在后驅(qū)動輪在表面滑動，并磨損膠帶；當尾部驅(qū)動輪太晚時，頭部皮帶張力過高，導致頭驅(qū)動電機過載。因此，為了保證長距離管帶的頭部和尾部的驅(qū)動同步，后驅(qū)動輪的切割時間是非常重要的。通過設置時間延遲、增加張力等，變速液壓偶合器采用皮帶張力測量和控制的輸入方法確定尾部驅(qū)動的輸入時間和力大小。

4 調(diào)速型液力偶合器在天然氣廠鉀氨泵上的應用

天然氣生產(chǎn)過程中需要大量的泵。鉀氨泵就是其中之一，某天然氣公司采用兩臺400kW鉀氨泵并聯(lián)，以滿足需求，為了適應非條件性需求，節(jié)能降耗，保證鉀氨泵安全經(jīng)濟運行，采用調(diào)速液力偶合器用于離心式壓縮機變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)（如圖3），綜合來看，有以下經(jīng)濟效益。

（1）初始投資調(diào)速型液力偶合器可通過偶合調(diào)節(jié)而不使用變頻電機。變頻方案和調(diào)速液力偶合器的初始投資僅為變頻電機方案的30%。

（2）環(huán)境適應性強，調(diào)速液力偶合器可用于室外、高寒、高熱、粉塵、潮濕環(huán)境，環(huán)境要求低。

（3）結構比較簡單，運行更加可靠。簡單的結構導致成本降低，經(jīng)濟效益明顯。

（4）可靠性高，使用壽命長。無故障運行時間為30000小時，主要部件為20年。

（5）對電網(wǎng)的影響很小。液壓調(diào)速可使電機啟動空載，減少電機啟動，而且啟動電流對電網(wǎng)的影響小，并保護電機在外部負載過載時不會受到損壞。

（6）電機的功率因數(shù)很高。當電機轉(zhuǎn)速恒定時，100%的速比為0.9，在500/V比為0.65左右。

圖3 調(diào)速液力偶合器

5 結語

調(diào)速型液力偶合器被應用到許多行業(yè)，液力偶合器的使用，減少了對電力電網(wǎng)的沖擊，具有投資少環(huán)境適應能力強，結構簡單，成本較低，可靠性較好等優(yōu)點，啟動更加的穩(wěn)定，安全性更好，不僅延長了傳送帶的使用壽命，而且節(jié)約了運輸機器的經(jīng)濟技術指標。調(diào)速型液力偶合器應用價值十分廣泛，需要不斷的發(fā)展和完善液力偶合器技術，為經(jīng)濟的發(fā)展做出貢獻。