基于煤礦帶式輸送機驅動部的啟動控制

馮海兵

摘要： 帶式輸送機是煤礦最理想的高效連接運輸設備。隨著我國高產高效礦井的出現，原有的帶式輸送機無論是主參數還是運行性能都不能滿足其要求，必須向長距離、高帶速、大運量、大功率的方向發展.只有解決了帶式輸送機驅動部啟動的關鍵技術，才能制造出滿足市場需要的輸送機。

關鍵詞： 帶式輸送機；驅動部；啟動；關鍵技術

1.1 前言

我國煤礦用帶式輸送機從八十年代末期以來有了很大的發展，輸送機產品系列不斷增多，從定型的SDJ、SSJ等系列發展到多功能、適應特種用途的各種帶式輸送機系列，并對其關鍵技術及主要元部件進行了理論研究和產品開發，應用動態分析技術和中間驅動與智能化控制等技術，研制成功了多種軟起動和制動裝置及以PLC 為核心的可編程電控裝置。

1.2 礦用可伸縮帶式輸送機驅動部類型

我國煤礦采煤工作面的順槽輸送原煤主要使用可伸縮帶式輸送機，該種機型設有儲帶倉，機尾可隨采煤工作面的推進伸長或縮短，結構緊湊，可不設基礎，直接在巷道底板上鋪設，也可懸吊在巷道的頂板上，機架輕巧，拆裝十分方便，輸送帶一般采用整芯帶，用機械接頭聯結，當輸送能力和運距較大時，可配中間驅動裝置來滿足要求。

帶式輸送機的工作原理是電動機通過液力偶合器（或彈性聯軸器）將扭矩傳遞給減速器，減速器帶動傳動滾筒旋轉，借助于滾筒與輸送帶間的摩擦力，使輸送帶運動。驅動部是帶式輸送機的動力來源。一般來說，使用最少數量設備的最簡單的驅動部是最好的驅動部。

1.3帶式輸送機的啟動

基于對礦用帶式輸送機大型化與高可靠性要求，對設計者和制造者都提出了更高的要求，只有解決了帶式輸送機的關鍵技術，才能制造出高性能、高可靠性的大型帶式輸送機。其關鍵技術為：

1.3.1動態分析技術

建立帶式輸送機的輸送帶在起動和停機過程中的動力學方程，求解輸送帶上不同點隨時間推移所發生的變化，找出變化劇烈的張力波可能造成的破壞，這就是帶式輸送機的動態分析。它是當今世界的高新技術。采用動態分析技術進行設計，不僅可實現優化設計，降低設備的投資費用，而且還提高設備運行的可靠性。在國外，德國、前蘇聯、美國等，都對動態分析技術進行了深入的研究，取得了可喜的成果，有的已在實際工程中得到應用。在國內起步較晚，應用動態分析技術來對大型帶式輸送機進行優化設計，最直接、最明顯的經濟效益——較大幅度地降低了輸送帶的安全系數，安全系數最小可達4.8，這對國內常規標準設計來說是不可想象的，目前國內即使已使用了可控啟動裝置，其安全系數也只能取到8左右。在滿足安全運行的條件下有效地降低輸送帶的強度等級與各元部件的重量（輸送帶費用約占大型帶式輸送機費用的35～45%），大大地節省了設備費用。例如國內某礦使用的一條大型帶式輸送機的主參數為：L=5400m、B=1.2m、Q=1200T/h、V=3.5m/s、H=90m、N=4×500kW。由于是按照國內常規標準設計，即使已使用可控啟動裝置，安全系數也只能取為8.02，只能選用ST3500的鋼絲繩芯強力輸送帶。如果該礦的帶式輸送機采用動態設計，光輸送帶這一項就可節省費用600多萬元，經濟效益相當可觀。掌握動態分析技術，不僅可使我國帶式輸送機技術水平有一個質的飛躍，還可帶來巨大的經濟效益。

1.3.2可控啟動技術

大型帶式輸送機的啟動，一定要有一個足夠的時間，使啟動加速度保持在允許范圍內。運距越長、帶速越高、輸送量越大，啟動時間就需越長。假如沒有足夠的啟動時間，輸送帶初張力會下降，最大可下降50%左右，就會喪失輸送帶與傳動滾筒保持正常傳動所需的張力比，造成輸送帶在傳動滾筒上打滑而不能啟動。啟動是一個加速過程，加速度值由零增到最大又下降至零，輸送帶發生粘彈性變形，處于不穩定狀態而產生動張力。當帶速越高、啟動時間越短時，啟動加速度與輸送帶變形就越大，因而動張力也就越大，造成巨大的瞬時沖擊，就會損壞輸送帶與其它元部件。因而必須對啟動時間加以控制。可控啟動時輸送帶張力波動極小，啟動平穩。可控啟動就是我們平時所說的軟啟動，即在設定的啟動時間內，通過控制輸送帶啟動加速度值，來確保輸送機按所要求的啟動速度曲線平穩啟動，并達到額定速度；同時使啟動電流與啟動張力控制在允許范圍內。

因而必須對啟動時間、啟動加速度進行控制，啟動時間與啟動加速度應根據帶速、運距、輸送量等參數來確定，根據我國有關標準規定，啟動加速度不得大于0.3m/s2。采用可控啟動，可使輸送帶初張力下降大為減少，僅下降不到10%，可以保證輸送帶不打滑。可控啟動技術是大型帶式輸送機的關鍵技術，已成為帶式輸送機是否達到技術先進的標志之一。通過電控與可控啟動裝置組成的閉環調節系統來完成帶式輸送機的可控啟動，選擇哪一種可控啟動裝置，除了考慮技術性能外，還必須考慮其經濟合理性。

然而，驅動部有時還需配置一些特殊用途的設備，用來改善輸送機的啟動和制動性能。如近幾年來，國內外相繼開發成功了多種形式的軟起動裝置：如液粘性軟起動裝置（BOSS系統、CST）、液力型軟起動裝置（調速型液力偶合器）等。裝有CST的輸送機驅動部由電動機、減速器（或CST）、偶合器以及聯軸器組成。驅動部形式可分為落地固定式、單點浮動支撐式以及與直接安裝在機頭部的掛靠式。這里使用的CST離合器安裝在低速輸出軸上，它能夠實現交錯的空載電機啟動，可以最大程度減少供電系統的電壓降；實現運輸機軟啟動，可以給所有的驅動部件最小的應力；為運輸機滿載時的重載啟動提供最大的總扭矩輸出；并且由于沖擊載荷被吸收，可以大大減少傳輸裝置等部件的磨損。

1.3 結語

綜合各種軟啟動系統，從造價、滿足帶式輸送機使用要求、調速性能、運行可靠性、經濟性等方面比較，液力調速裝置相對有更多的優點。隨著我國對液體粘性軟啟動裝置的自主研制的開展，液體粘性軟啟動驅動方式將會得到更廣泛的應用，是帶式輸送機啟動系統未來的發展方向。

。

參考書目：

（1） 王阿根 編著 電氣可編程控制原理與應用 清華大學出版社 2010年

（2） 趙宏珠主編 采掘機械 煤炭工業出版社 2007年

（3） 韓文東、王登貴主編 綜采運輸機械使用與維修 煤炭工業出版社 2008年

（4） 宋密科主編 煤礦供電技術 煤炭工業出版社 2008年

（5） 李峰、劉志毅主編 現代采掘機械 煤炭工業出版社 2006年