膠帶輸送機軟啟動裝置探討

文/陳琳

膠帶輸送機軟啟動裝置探討

文/陳琳

近年來，由于煤炭工業的蓬勃發展，技術水平的提高，膠帶輸送機的帶強、帶寬增加，速度加快，機身加長，功率增大，由此產生的重載和慣性的加大使得膠帶輸送機的一些問題顯露出來。如由于負載的慣性，膠帶輸送機難于停車；運行中，輸送機上的負載是隨時變動的，因而面臨如何節能的問題；尤為突出的是由于重負載及慣性，膠帶輸送機難以啟動；還有一點，由于膠帶是彈性材料，在張力作用下有明顯的變形，這個變形會造成啟動及停車時膠帶內產生振蕩波。

基于上述原因，當前在膠帶輸送機設計上，尤其是長距離、高速度、大功率的膠帶輸送機，其涉及的軟啟動、軟停機、節能問題，提到日程上來。

一、軟啟動裝置的分類

在軟啟動概念未被人們認識之前，解決膠帶輸送機啟動問題是選擇加大容量的電動機，后雖出現了機械或軟啟動裝置，但選擇電動機時，仍采取增加其容量辦法。隨著時間的推移，技術的進步，人們從不同角度研制開發了各種方式的軟啟動裝置，現歸納分列如下：

二、功能簡介

這里主要對CST軟啟動器和PSI系列固態電路Y降壓軟啟動器進行論述。

1．CST 軟啟動器

CST軟啟動器是專門為膠帶輸送機及刮板輸送機的軟啟動、軟停車而設計、制造的，其主要功能是：

（1）膠帶輸送機的啟動和停車的加、減速度能在大范圍內被調節和被控制。

（2）由于在裝置內設置了速度、應力及功率反饋回路，因此能控制膠帶的速度、應力及功率平衡，其準確度達±2%，從而為膠帶輸送機多點驅動的同步提供了可能。

（3）應用濕式線性離合器作為輸出轉速的調節，調節范圍為10%～100%，同時為膠帶輸送機檢驗膠帶速度提供了條件。

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

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

（6）選用CST軟啟動器后，膠帶輸送機的驅動電機是在負載脫開狀態下啟動，即空載啟動，因此電動機的功率選擇，可按運行工況而不是啟動工況運行，電動機的容量可小許多。

CST軟啟動器的工作原理是：

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

（2）驅動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）；輸出端為一反應盤系統。反應盤系統構造比較復雜，加工精度要求也很高。

（3）膠帶輸送機啟動時，操作人員事先把要求的加速率設置在電液控制器內，在接收到啟動信號后，電液控制器允許電動機在空載條件下達到全速。當電動機達到全速時，由輸入端低速軸帶動的太陽輪帶動3個行星齒輪，行星齒輪帶動反應盤的旋轉板 （環齒輪），減速器的輸出軸和行星輪的托架為一體應不旋轉。而在電動機達到全速的同時，液壓控制器開始對反應盤系統增加液體壓力，把壓力加到環形活塞上，使反應盤系統的靜止板及旋轉板逐漸接近，互相作用，帶動減速器的輸出軸，即帶動膠帶輸送機的傳動滾筒。隨著負載按設置的加速率起動時，環齒圈也按要求的減速率減速，即負載也慢慢地被帶動起來。

2.PSI系列固態電路降壓軟啟動器

PSI系列固態降壓軟啟動器，具有使鼠籠交流感應電動機從靜止到額定轉速的平滑、連續加速軟啟動功能。廣泛用于鼠籠交流電動機驅動的設備上，尤其是慣性大的起重運輸設備、礦山機械上。

其工作原理是，膠帶輸送機啟動時，先將前端的斷路器或繼電保護器接通，再接通固態啟動器的電源。在啟動過程中，固態降壓啟動器是通過控制加到電動機上的平均電壓來控制電流和轉矩。使啟動電流由原來高出正常運行時的6～10倍，降到2～3倍。電動機電壓的控制，是通過控制固態開關SCR（可控硅整流器）的導通相位角，即通過控制SCR在每個交流正弦波中的導通時間來實現的，通過慢慢增加“開”的時間增加加在電動機上的電壓。根據用戶的設置和選擇以及啟動器的反饋，由固態降壓啟動器的控制板上的積分電路來決定SCR“門”的開通時間。

固態降壓啟動器的核心是軟啟動控制器，而軟啟動控制器本身不能完全控制電動機的起停，也不能防止電動機過載運行，通過增加起停控制和過載繼電器，組成固態降壓軟啟動器。

其主要功能是：

（1）具有可調的平滑無級加速特性。可消除啟動時電動機對其拖動部件的損傷。它具有可調的啟動電壓斜坡，可調的限流控制，以及抗振蕩電路，提供了一個平滑的軟啟動斜坡控制，減小了鼠籠交流電動機啟動時的沖擊電流。

（2）具有一定的保護和診斷功能。電動機的保護功能包括：預防可控硅短路，電源缺相，過載、運轉電流，電流限制，電流跳閘，系統中有一個緊急分流跳閘繼電器，當它與分流斷電器聯鎖時，可有效地防止電動機短路。發光二極管給出了全部操作運行狀態和故障狀態顯示。

（3）節能。節能器根據檢測到的功率因數自動減小加在電動機上的電源電壓（當電動機在小于滿負荷條件下運行時），其較小的電流會使實際耗電功率數下降，從而節省電能。PSI也可以通過設定為當電網處于高峰電壓時，自動保持從電網中吸取額定的電壓，從而達到節能。

（4）減速控制。PSI停機方式是在斷開電源，電機停轉時間依賴于負載情況。在具有飛輪及慣性負載的情況下，停機時間會延長。而對于中、高負載的情況，在斷電的瞬間，將會使電動機停轉，如要避免這種情況，可選用減速停機方案，減速停機方案是在PSI啟動器上增加三個可調電位器，給出平滑的減速停機特性。

三、應用及結論

河南義煤集團躍進煤礦于2009年在井下兩部運輸距離1500米和1300米膠帶輸送機上，安裝了軟啟動器，至2010年10月份已運行一年半時間，在這一年半的運行考驗中，做了大量的數據測試，其結論是：

該裝置具有安全運行、可靠性高、免維護及降壓平滑、無級的軟啟動控制，因而大大減少了牽引部件的損傷。該裝置使電動機起動電流減少70%，從而避免了照明暗淡、電壓端干擾及電網中的電壓、電流不穩定狀態。同時，該裝置內有完善的保護功能，無需增加其他保護。內裝電子聯鎖裝置，易于實現生產過程的自動控制。其最大的優點還在于節能，且效果顯著。

義馬煤業集團股份有限公司躍進煤礦）

李元）