膠帶輸送機(jī)軟啟動(dòng)裝置探討

文/陳琳

膠帶輸送機(jī)軟啟動(dòng)裝置探討

文/陳琳

近年來，由于煤炭工業(yè)的蓬勃發(fā)展，技術(shù)水平的提高，膠帶輸送機(jī)的帶強(qiáng)、帶寬增加，速度加快，機(jī)身加長(zhǎng)，功率增大，由此產(chǎn)生的重載和慣性的加大使得膠帶輸送機(jī)的一些問題顯露出來。如由于負(fù)載的慣性，膠帶輸送機(jī)難于停車；運(yùn)行中，輸送機(jī)上的負(fù)載是隨時(shí)變動(dòng)的，因而面臨如何節(jié)能的問題；尤為突出的是由于重負(fù)載及慣性，膠帶輸送機(jī)難以啟動(dòng)；還有一點(diǎn)，由于膠帶是彈性材料，在張力作用下有明顯的變形，這個(gè)變形會(huì)造成啟動(dòng)及停車時(shí)膠帶內(nèi)產(chǎn)生振蕩波。

基于上述原因，當(dāng)前在膠帶輸送機(jī)設(shè)計(jì)上，尤其是長(zhǎng)距離、高速度、大功率的膠帶輸送機(jī)，其涉及的軟啟動(dòng)、軟停機(jī)、節(jié)能問題，提到日程上來。

一、軟啟動(dòng)裝置的分類

在軟啟動(dòng)概念未被人們認(rèn)識(shí)之前，解決膠帶輸送機(jī)啟動(dòng)問題是選擇加大容量的電動(dòng)機(jī)，后雖出現(xiàn)了機(jī)械或軟啟動(dòng)裝置，但選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，仍采取增加其容量辦法。隨著時(shí)間的推移，技術(shù)的進(jìn)步，人們從不同角度研制開發(fā)了各種方式的軟啟動(dòng)裝置，現(xiàn)歸納分列如下：

二、功能簡(jiǎn)介

這里主要對(duì)CST軟啟動(dòng)器和PSI系列固態(tài)電路Y降壓軟啟動(dòng)器進(jìn)行論述。

1．CST 軟啟動(dòng)器

CST軟啟動(dòng)器是專門為膠帶輸送機(jī)及刮板輸送機(jī)的軟啟動(dòng)、軟停車而設(shè)計(jì)、制造的，其主要功能是：

（1）膠帶輸送機(jī)的啟動(dòng)和停車的加、減速度能在大范圍內(nèi)被調(diào)節(jié)和被控制。

（2）由于在裝置內(nèi)設(shè)置了速度、應(yīng)力及功率反饋回路，因此能控制膠帶的速度、應(yīng)力及功率平衡，其準(zhǔn)確度達(dá)±2%，從而為膠帶輸送機(jī)多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的同步提供了可能。

（3）應(yīng)用濕式線性離合器作為輸出轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為10%～100%，同時(shí)為膠帶輸送機(jī)檢驗(yàn)?zāi)z帶速度提供了條件。

（4）濕式線性離合器提供了減速器與負(fù)載的雙向保護(hù)，既可保護(hù)減速器免受膠帶機(jī)沖擊負(fù)載的影響，又因限制了最大傳遞力矩而保護(hù)了膠帶機(jī)免受過大驅(qū)動(dòng)力矩的損害。

（5）壽命高。第一批產(chǎn)品已使用近15年，仍在繼續(xù)使用，使用中可用性指數(shù)超過98%，停車維修時(shí)間低于2%。

（6）選用CST軟啟動(dòng)器后，膠帶輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是在負(fù)載脫開狀態(tài)下啟動(dòng)，即空載啟動(dòng)，因此電動(dòng)機(jī)的功率選擇，可按運(yùn)行工況而不是啟動(dòng)工況運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的容量可小許多。

CST軟啟動(dòng)器的工作原理是：

（1）CST軟啟動(dòng)器是由五部分組成，其主體是CST驅(qū)動(dòng)減速器，另配有CST電液控制器系統(tǒng)，油泵及油壓系統(tǒng)組件，油—空氣熱交換器，冷卻控制系統(tǒng)組件。

（2）驅(qū)動(dòng)減速器的輸入端為一組減速斜齒輪（平行出軸）或一組減速傘齒輪（垂直出軸）；輸出端為一反應(yīng)盤系統(tǒng)。反應(yīng)盤系統(tǒng)構(gòu)造比較復(fù)雜，加工精度要求也很高。

（3）膠帶輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)，操作人員事先把要求的加速率設(shè)置在電液控制器內(nèi)，在接收到啟動(dòng)信號(hào)后，電液控制器允許電動(dòng)機(jī)在空載條件下達(dá)到全速。當(dāng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到全速時(shí)，由輸入端低速軸帶動(dòng)的太陽輪帶動(dòng)3個(gè)行星齒輪，行星齒輪帶動(dòng)反應(yīng)盤的旋轉(zhuǎn)板 （環(huán)齒輪），減速器的輸出軸和行星輪的托架為一體應(yīng)不旋轉(zhuǎn)。而在電動(dòng)機(jī)達(dá)到全速的同時(shí)，液壓控制器開始對(duì)反應(yīng)盤系統(tǒng)增加液體壓力，把壓力加到環(huán)形活塞上，使反應(yīng)盤系統(tǒng)的靜止板及旋轉(zhuǎn)板逐漸接近，互相作用，帶動(dòng)減速器的輸出軸，即帶動(dòng)膠帶輸送機(jī)的傳動(dòng)滾筒。隨著負(fù)載按設(shè)置的加速率起動(dòng)時(shí)，環(huán)齒圈也按要求的減速率減速，即負(fù)載也慢慢地被帶動(dòng)起來。

2.PSI系列固態(tài)電路降壓軟啟動(dòng)器

PSI系列固態(tài)降壓軟啟動(dòng)器，具有使鼠籠交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)從靜止到額定轉(zhuǎn)速的平滑、連續(xù)加速軟啟動(dòng)功能。廣泛用于鼠籠交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備上，尤其是慣性大的起重運(yùn)輸設(shè)備、礦山機(jī)械上。

其工作原理是，膠帶輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)，先將前端的斷路器或繼電保護(hù)器接通，再接通固態(tài)啟動(dòng)器的電源。在啟動(dòng)過程中，固態(tài)降壓?jiǎn)?dòng)器是通過控制加到電動(dòng)機(jī)上的平均電壓來控制電流和轉(zhuǎn)矩。使啟動(dòng)電流由原來高出正常運(yùn)行時(shí)的6～10倍，降到2～3倍。電動(dòng)機(jī)電壓的控制，是通過控制固態(tài)開關(guān)SCR（可控硅整流器）的導(dǎo)通相位角，即通過控制SCR在每個(gè)交流正弦波中的導(dǎo)通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的，通過慢慢增加“開”的時(shí)間增加加在電動(dòng)機(jī)上的電壓。根據(jù)用戶的設(shè)置和選擇以及啟動(dòng)器的反饋，由固態(tài)降壓?jiǎn)?dòng)器的控制板上的積分電路來決定SCR“門”的開通時(shí)間。

固態(tài)降壓?jiǎn)?dòng)器的核心是軟啟動(dòng)控制器，而軟啟動(dòng)控制器本身不能完全控制電動(dòng)機(jī)的起停，也不能防止電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)行，通過增加起停控制和過載繼電器，組成固態(tài)降壓軟啟動(dòng)器。

其主要功能是：

（1）具有可調(diào)的平滑無級(jí)加速特性。可消除啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)對(duì)其拖動(dòng)部件的損傷。它具有可調(diào)的啟動(dòng)電壓斜坡，可調(diào)的限流控制，以及抗振蕩電路，提供了一個(gè)平滑的軟啟動(dòng)斜坡控制，減小了鼠籠交流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流。

（2）具有一定的保護(hù)和診斷功能。電動(dòng)機(jī)的保護(hù)功能包括：預(yù)防可控硅短路，電源缺相，過載、運(yùn)轉(zhuǎn)電流，電流限制，電流跳閘，系統(tǒng)中有一個(gè)緊急分流跳閘繼電器，當(dāng)它與分流斷電器聯(lián)鎖時(shí)，可有效地防止電動(dòng)機(jī)短路。發(fā)光二極管給出了全部操作運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)顯示。

（3）節(jié)能。節(jié)能器根據(jù)檢測(cè)到的功率因數(shù)自動(dòng)減小加在電動(dòng)機(jī)上的電源電壓（當(dāng)電動(dòng)機(jī)在小于滿負(fù)荷條件下運(yùn)行時(shí)），其較小的電流會(huì)使實(shí)際耗電功率數(shù)下降，從而節(jié)省電能。PSI也可以通過設(shè)定為當(dāng)電網(wǎng)處于高峰電壓時(shí)，自動(dòng)保持從電網(wǎng)中吸取額定的電壓，從而達(dá)到節(jié)能。

（4）減速控制。PSI停機(jī)方式是在斷開電源，電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)間依賴于負(fù)載情況。在具有飛輪及慣性負(fù)載的情況下，停機(jī)時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)。而對(duì)于中、高負(fù)載的情況，在斷電的瞬間，將會(huì)使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，如要避免這種情況，可選用減速停機(jī)方案，減速停機(jī)方案是在PSI啟動(dòng)器上增加三個(gè)可調(diào)電位器，給出平滑的減速停機(jī)特性。

三、應(yīng)用及結(jié)論

河南義煤集團(tuán)躍進(jìn)煤礦于2009年在井下兩部運(yùn)輸距離1500米和1300米膠帶輸送機(jī)上，安裝了軟啟動(dòng)器，至2010年10月份已運(yùn)行一年半時(shí)間，在這一年半的運(yùn)行考驗(yàn)中，做了大量的數(shù)據(jù)測(cè)試，其結(jié)論是：

該裝置具有安全運(yùn)行、可靠性高、免維護(hù)及降壓平滑、無級(jí)的軟啟動(dòng)控制，因而大大減少了牽引部件的損傷。該裝置使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流減少70%，從而避免了照明暗淡、電壓端干擾及電網(wǎng)中的電壓、電流不穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)，該裝置內(nèi)有完善的保護(hù)功能，無需增加其他保護(hù)。內(nèi)裝電子聯(lián)鎖裝置，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。其最大的優(yōu)點(diǎn)還在于節(jié)能，且效果顯著。

義馬煤業(yè)集團(tuán)股份有限公司躍進(jìn)煤礦）

李元）