帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)方式的分析與優(yōu)化選擇

【摘要】詳細(xì)闡述國(guó)內(nèi)外帶式輸送機(jī)常用的軟啟動(dòng)裝置，調(diào)速型液力偶合器，變頻調(diào)速裝置，電軟啟動(dòng)，CST系統(tǒng)，液壓馬達(dá)及BOSS系統(tǒng)等的結(jié)構(gòu)，工作原理和特點(diǎn)，通過比較，調(diào)速型液力耦合器除完全滿足帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)要求外，更具有優(yōu)良的性價(jià)比。

【關(guān)鍵詞】帶式輸送機(jī)；軟啟動(dòng)；效率；性價(jià)比

目前長(zhǎng)距離，大運(yùn)量，大功率帶式輸送機(jī)使用頻率日益增加，所以國(guó)內(nèi)外相繼開發(fā)了多重不同的軟啟動(dòng)方式，像CST系統(tǒng)和變頻調(diào)速及調(diào)速型液力偶合器等等。不同的軟啟動(dòng)裝置有各自的優(yōu)勢(shì)并在不同階段和環(huán)境下滿足了應(yīng)用需求。本文針對(duì)幾種典型的軟啟動(dòng)裝置應(yīng)用選擇中主要幾方面進(jìn)行系統(tǒng)的比較分析，研究討論了在不同的情況下選擇適合的軟啟動(dòng)方式，使工程設(shè)計(jì)最優(yōu)化。

一、調(diào)速型液力偶合器

1） 工作原理：

調(diào)速液力偶合器，是液體聯(lián)軸裝置，它憑借液體作為介質(zhì)來傳遞動(dòng)力并實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速的。將工作油充滿調(diào)速型液力偶合器密封的空腔中并且使泵輪和渦輪對(duì)稱布置其中。在輸入軸轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過對(duì)液力偶合器工作腔中工作油的充滿度的改變來改變輸出軸的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)無極變速。當(dāng)導(dǎo)流管管口與旋轉(zhuǎn)軸線位置靠近時(shí)，工作油最大程度的充滿偶合器工作腔，輸出軸轉(zhuǎn)速達(dá)到最高；而當(dāng)導(dǎo)流管管口與旋轉(zhuǎn)軸線位置遠(yuǎn)離時(shí)（即插進(jìn)導(dǎo)流管），與之相反（即：油環(huán)達(dá)到最薄，工作油在工作腔中充滿度最小，輸出軸轉(zhuǎn)速也就最低。

2） 優(yōu)劣勢(shì)：

優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間可按帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)要求任意調(diào)節(jié)；限制輸送機(jī)啟動(dòng)加速度在一定范圍內(nèi)（0.1～0.3m/s），防止輸送帶啟動(dòng)張力過大；可使輸送機(jī)滯后于電機(jī)緩慢啟動(dòng)，縮短了電動(dòng)機(jī)整體啟動(dòng)時(shí)間；可實(shí)現(xiàn)多機(jī)功率平衡，平衡精度可達(dá)±5%；沖擊小，保護(hù)電動(dòng)機(jī)及輸送機(jī)主要部件不會(huì)因過載而損壞；輸送機(jī)的遙控和自動(dòng)控制操作較為簡(jiǎn)便；壽命長(zhǎng)，噪音小，工作環(huán)境好；經(jīng)濟(jì)實(shí)用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，無機(jī)械磨損。

缺點(diǎn)是啟動(dòng)性能稍差些；有些許滑差，約2%左右；需要空間較大；散熱不好。

二、變頻調(diào)速裝置

變頻調(diào)速裝置主要由功率器件—IGBT絕緣柵極可控晶體管，控制器與電控器組成。工作原理：通過控制器來調(diào)節(jié)功率器件中的絕緣柵極，使進(jìn)入功率器件的交流電源的頻率發(fā)生變化.

優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)時(shí)調(diào)速精度高范圍大，可變速運(yùn)行。

缺點(diǎn)是：控制較為復(fù)雜，維護(hù)困難，使用要求高，尤其對(duì)環(huán)境溫度及清潔度；電動(dòng)機(jī)不可空載啟動(dòng)；頻率的改變，對(duì)電源有一定污染；井下使用時(shí)，功率器件的散熱是個(gè)難題。

早期工程中，很少在煤礦井下使用變頻調(diào)速裝置，因?yàn)橛捎诋?dāng)時(shí)科技和生產(chǎn)先進(jìn)程度的限制，防爆產(chǎn)品依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴且備品備件要求進(jìn)口，事故處理依賴外國(guó)公司。目前，隨著國(guó)內(nèi)的工業(yè)科技進(jìn)步，上述問題得到了解決，因此目前軟啟方式中變頻調(diào)速裝置應(yīng)用得到普及。

三、電軟啟動(dòng)

電軟啟動(dòng)控制器電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流用軟啟動(dòng)交流調(diào)壓方式進(jìn)行限制，開關(guān)反為關(guān)聯(lián)的晶閘管組，然后輸送機(jī)在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下平穩(wěn)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。啟動(dòng)時(shí)，電軟裝置以預(yù)先設(shè)定的啟動(dòng)加速度控制觸發(fā)器移相，使其開始移相，輸出電壓由晶閘管導(dǎo)通，在要求的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)從開始啟動(dòng)到移相觸發(fā)器逐漸移到0度（由180度開始），同時(shí)軟啟動(dòng)控制器的輸出電壓也逐漸上升到額定電壓，這樣電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也逐漸達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，然后旁路接觸器吸合，晶閘管組輸入，輸出短接，啟動(dòng)完成，裝置開始正常運(yùn)行。

優(yōu)點(diǎn)：需要空間下，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，適用便捷并可應(yīng)用于順槽可伸縮帶式輸送機(jī)。

缺點(diǎn)：1.調(diào)壓，調(diào)速用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，差動(dòng)功率損耗大，效率低；2.受諧波影響，一般選用增加20%～40%的電機(jī)容量；3.啟動(dòng)瞬間會(huì)有輸送機(jī)的瞬時(shí)沖擊；4.滿載啟動(dòng)性能差；5.不能平衡功率也不可進(jìn)行無極調(diào)速；6.不可空載啟動(dòng)。

四、CST系統(tǒng)

隨著大型帶式輸送機(jī)的應(yīng)用越來越多，美國(guó)道奇公司專為門其研制了配套的集離合和調(diào)速于一體的集減速器，作為其驅(qū)動(dòng)裝置。由多級(jí)齒輪減速器，濕式，線形離合器，液壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成合而成。多個(gè)動(dòng)片和靜片交叉，疊合組成濕式，線形離合器，動(dòng)片組與靜片組分別經(jīng)外齒花鍵與行星輪系的內(nèi)齒圈連接和內(nèi)齒花鍵與減速箱上的軸套相連，環(huán)形液壓缸操作離合器的動(dòng)作。CST系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)是可以平穩(wěn)的使大慣性負(fù)載啟動(dòng)，如重載帶式輸送機(jī)就是通過改變加在離合器上的液壓壓力，CST的輸出力矩也隨之改變。

優(yōu)勢(shì)：1.啟動(dòng)平滑，高達(dá)99%的傳動(dòng)效率；2.膠帶張力穩(wěn)定，可取較低的安全系數(shù)；3.可調(diào)驗(yàn)帶速度為10%～99%；4.可達(dá)到功率平衡；5.保護(hù)功能可靠，安全。劣勢(shì)：適用空間較大

五、BOSS系統(tǒng)

該系統(tǒng)適用于帶式輸送機(jī)單機(jī)200～500KW的可控系統(tǒng)，專門用于重型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用。

優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)?dòng)平緩穩(wěn)定，可輸出恒定扭矩，加速度均勻；非常安全可靠，維修保護(hù)便捷；原有啟動(dòng)性能得到很大改善；高速軸上設(shè)有摩擦片設(shè)容易控制，很好的實(shí)現(xiàn)功率平衡；與逆止器和制動(dòng)器的配置靈活，方便。

劣勢(shì)：運(yùn)行過程中極大發(fā)熱量使傳動(dòng)效率較低，不可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速；要求多驅(qū)動(dòng)功率平衡時(shí)，摩擦片會(huì)產(chǎn)生磨損，壽命低；無法實(shí)現(xiàn)真正的空載啟動(dòng)；要求較高質(zhì)量的潤(rùn)滑油，價(jià)格昂貴，經(jīng)濟(jì)性差；復(fù)雜的液壓及控制系統(tǒng)；在高速軸時(shí)，控制系統(tǒng)難以準(zhǔn)確控制離合器片。

從性能和價(jià)格倆方面對(duì)各種軟啟動(dòng)方式作比較，見下表1，2

綜上所述大型帶式輸送機(jī)有多種軟啟動(dòng)方式，但他們的性能，適用范圍，環(huán)境以及價(jià)格等方面，差異是非常大的。在項(xiàng)目中，我們究竟選擇哪種軟啟動(dòng)方式，要根據(jù)具體項(xiàng)目的條件和要求來定。從我公司設(shè)計(jì)和報(bào)價(jià)的經(jīng)驗(yàn)來看，在用戶沒有特別要求的情況時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用國(guó)產(chǎn)調(diào)速型液力耦合器，它不但完全能滿足大型帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)要求，而且較其他軟啟動(dòng)方式還具有較高性價(jià)比，應(yīng)用技術(shù)成熟并且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，維修簡(jiǎn)單等多種優(yōu)勢(shì)。

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