帶式輸送機常用軟起動裝置技術特點探析

姜占東

（神華寧夏煤業集團有限責任公司石槽村煤礦 寧夏 靈武 751400）

0 引言

在現代散裝物料輸送中，帶式輸送機是最理想的高效連續運輸設備，使用非常廣泛。與其他運輸設備相比，帶式輸送機不僅具有長距離、大運量、成本低、維護簡便、連續輸送等優點，而且運行可靠，易于實現自動化、集中化控制。在礦山、建材、化工、港口、糧食、電力、煤炭等工礦企業中，帶式輸送機越來越顯現出其重要的作用，己成為高效機電一體化技術與裝備的關鍵設備。

1 變頻調速裝置

變頻調速裝置主要由功率器件GBT絕緣柵極可控晶體管、控制器與電抗器組成。其工作原理是通過控制器來調節功率器件中的絕緣柵極，使進入功率器件的交流電源的頻率發生變化。其技術特點表現為：

1）調速精度高。變頻調速易于實現起制動曲線的自動跟蹤，能夠提供軟的、理想的起制動性能，使用開環系統控制帶式輸送機的驅動可以滿足技術要求。輸送機起動系數可控制在1.05-1.1，起動加速度可以控制在0-0.05m/s2，適用于長距離、線路復雜的帶式輸送機，可控制輸送機按設定的S曲線起動和制動，以滿足整機動態穩定性及可靠性的要求。

2）具有功率平衡作用。當用多臺變頻調速電動機驅動一臺帶式輸送機時，由于電動機的機械特性差異會導致各電動機負載功率不均。通過變頻調速裝置的低速驗帶速度功能，調整各電機的特性使之盡量接近，可以減小各驅動裝置間負載功率的差異。

3）對電網產生沖擊。采用變頻調速裝置需要配置容量適當的耗能裝置或可以向電網反饋能量的裝置。

4）對環境要求高。變頻調速裝置對環境的溫度及清潔度要求較高，而煤礦井下的環境惡劣，煤塵、油污等污染較為嚴重，而且變頻調速裝置難以滿足井下安全防爆的要求。

5）大功率變頻器依賴進口。一般大功率的防爆變頻器需進口，價格昂貴，維修困難。特別是用于大功率帶式輸送機時，電機功率很大，要求匹配相應的大功率的變頻器，不僅依靠進口購買，價格昂貴，而且需要廠家專業技術人員進行現場維修。

2 電軟起動

電軟起動控制器以反并聯的晶閘管組為開關，以軟起動交流調壓方式限制電動機的起動電流，以使該電動機拖動帶式輸送機平穩地過渡到額定轉速，完成軟起動。

優點：體積小，可使帶式輸送機機頭硐室盡量小，適合于空間受到限制的輸送機改造項目中使用；價格較調速型偶合器便宜（低壓），但高壓價格較高。

缺點：調壓調速用于恒轉矩負載時，差動功率損耗大，效率低；考慮諧波影響，選用電機時要加大容量，一般應增加20%-30%；起動瞬間，會先有一個很短時的全壓起動，待輸送帶運動后，再實現軟起動，但此時己造成對輸送機的瞬時沖擊；必須與限矩型偶合器配套使用；由于需要降壓起動，低轉速時，電動機輸出轉矩不大，不能實現滿載起動，不是真正意義上的軟起動。

3 調速型液力偶合器

液力調速軟起動技術能夠使帶式輸送機的電機空載起動，達到良好的節能和起動效果，但其性能及可靠性仍有待于提高。液力偶合器的特點：

l）可以改善機器的起動性能。液力偶合器可以縮短電動機的起動時間，使電動機很快達到額定轉速，然后負載才逐漸加速。這樣，既減少了起動過程中的電能損失，又保證了起動的平穩。

2）具有過載保護作用。當選用限矩型液力偶合器時，可以對電動機和工作機構實現過載保護。特別是采用帶有前輔室的限矩型液力藕合器，能使傳動裝置具有較好的動特性。

3）提高電動機和工作機構的壽命。由于設置液力偶合器能消除工作機構的沖擊和振動，減小輸送帶的動應力，減低疲勞程度，從而大大延長電動機和工作機構的使用壽命。

4）平衡各電機的輸出功率。在多電機傳動系統中，由于驅動裝置的機械性能變軟，因此能使各臺電機的負荷分配趨于平衡。

5）調速精度不高。液力偶合器的調速精度比較低，尤其是在偶合器的輸出輸入速比接近1時，由于其工作液循環流量接近零，失去了傳遞轉矩的能力，因而工作效率急劇下降。

5 液體粘性軟起動裝置

液體粘性軟起動裝置的主體由主動軸、從動軸、主動摩擦片、從動摩擦片、控制油缸、彈簧、殼體及密封件等組成。主動軸上帶有與主動軸外齒相聯的主動摩擦片，從動軸上帶有與從動軸內齒相聯的從動摩擦片，該裝置的特點是：電動機空載起動，以減小對電氣和機械的沖擊；驅動裝置能提供可調的、平滑的、無沖擊的起動力矩；與電動機具有良好的匹配特性，充分利用了電動機的最大力矩；可以實現多臺電機驅動功率的互相平衡；系統在過載時能實現自動過載保護功能。

6 CST系統

CST系統的機械結構行星齒輪、減速器、摩擦片離合器以及液壓系統組成。輸入軸連接電動機輸出軸，內齒圈和離合器聯接，行星輪架與輸出軸為一體，并與負載連接。當電動機旋轉時，先經過一級減速，帶動太陽輪轉動。該系統的技術特點表現為：

l）改善起動性能，實現慢速起動，實現多機驅動的功率平衡。采用CST的驅動裝置在微機系統控制下通過控制CST離合器油膜間隙的大小來實現對其輸出轉速和傳遞功率的控制，實現帶式輸送機滿載慢速起動，減小輸送帶的動態張力。

2）降低對主電機的技術要求。電動機可以空載起動，大大降低了起動電流，縮短了起動時間，降低了對主電機的技術要求。由于CST是通過液體粘膜傳遞扭矩，故具有過載保護功能，而且在輸送機短時停車時，具有可以不停電動機的功能，可避免電機的頻繁起動，提高了電機的使用壽命。

3）降低對電源系統的要求。帶有CST的驅動裝置不僅能使電機空載起動、減小沖擊電流的作用時間和電能損失，而且還能實現帶式輸送機的多臺電機分時空載起動，大大減小了起動電流對電網的沖擊，降低了對電源系統的技術要求。

4）易于實現對帶式輸送機的遙控。由于CST是采用調整離合器油膜的間隙大小來實現帶式輸送機的慢速起動、功率平衡、多電機的空載起動，因此可以方便地通過遠距離的電控系統對CST離合器油膜的間隙大小進行控制，達到對帶式輸送機遙控的目的。

5）提高帶式輸送機運行的可靠性。帶式輸送機的可靠性主要取決于驅動系統和其他機械部件的可靠性。而驅動系統對輸送機的其他機械零部件（滾筒、輸送帶接頭、機架、托輥等）的可靠性有密切關系。

6）控制系統復雜。在高速軸配置逆止器或制動器困難；價格昂貴，對使用環境要求高，維護成本高，主要零部件依賴進口。

7 BOSS系統

優點：專門為重型帶式輸送機設計，可靠性高；起動平穩，可實現恒扭矩輸出、勻加速度起動；摩擦片組設在高速軸，相對滑差范圍大（屬層流運動），易于控制；能夠實現功率平衡，保護功能齊全；與逆止器、制動器的配置靈活、方便。

缺點：在軟起動過程中，發熱量極大，傳動效率低；不能實現無級調速，為實現多驅動功率平衡，必須以摩擦片磨損為代價，且發熱量較大；由于油膜間隙有限，無法實現真正的空載起動，對潤滑油的質量要求較高，運行費用昂貴；傳動系統中存在薄弱環節，其中摩擦片是易損件，使用壽命短；液壓及控制系統復雜；離合器片在高速軸時，控制系統難以準確控制；價格昂貴，備品備件需要靠進口。

8 結束語

總之，如果有足夠長的起動時間，并對起動速度加以控制，使動張力降至最低，就可消除瞬時沖擊。如何合理地選擇大型帶式輸送機的軟起動方式，成為工程技術人員面臨的實際問題。

［1］高炳.幾種帶式輸送機軟起動性能比較[J].科學之友，2008，（4）：5-6.

［2］張軍.帶式輸送機軟起動技術及發展[J].山西煤礦,2007，27（4）：42-44.