帶式輸送機軟啟動技術對比研究

史文超

(山西汾西同達工程設計有限公司，山西 介休 032000)

帶式輸送機具有運輸連續(xù)、運量大、運輸距離長等優(yōu)點，是礦井主要輸送設備。現階段礦井絕大多數帶式輸送機均采取軟啟動方式，降低設備啟動初期對供電電網造成沖擊，提高了帶式輸送機運行穩(wěn)定性。如何選擇帶式輸送機軟啟動方式是礦井生產過程中面臨現實問題，文中就礦井常用的液力耦合器、變頻軟啟動方式進行比對分析，以期為礦井選擇合理帶式輸送機軟啟動方式提供參考。

1 帶式輸送機軟啟動必要性分析

帶式輸送機啟動過程時膠帶運行速度從0提升至額定運行速度過程，設備運行加速度從0增加后逐漸降低至0。膠帶為彈性參數，當帶式輸送機啟動過程耗時越短，膠帶運行時受到的張力、加速度越大，不僅會給膠帶帶來較大沖擊力，同時會給供電電網造成較大沖擊。適當的延長帶式輸送機啟動時間，可以降低啟動過程中對膠帶、供電電網沖擊，確保帶式輸送機平穩(wěn)運行。

一般情況下帶式輸送機加速度控制在0.3m/s2，一些重要位置帶式輸送機就加速控制在0.1m/s2，具體礦井常用的帶式輸送機不同帶速下的最小啟動時間規(guī)定見表1。增加皮帶輸送機啟動時間，可以降低設備啟動過程中瞬間電流過大而對供電電網造成較大沖擊，避免驅動電機損壞。

表1 不同帶速下的最小啟動時間

2 礦井常用帶式輸送機軟啟動方式分析

2.1 液力耦合器

該裝置結構包括有控制系統(tǒng)、渦輪以及泵輪組成，通過液力傳遞驅動電機轉矩。具體工作原理為：通過與驅動電機相連接的輸入端運轉，帶動裝置內液體做運轉，從而形高速運行液流，帶動渦輪運轉，渦輪帶動輸出軸轉動，輸出力矩。通過采用液力耦合器可以使得驅動電機機械特征軟化，從而改善驅動電機的啟動特性，增加啟動力矩。礦井常用的調速型液力耦合器，結構見圖1，其工作時用電磁閥控制液壓油路開、閉，通過控制工作腔內部液壓油量，控制耦合器輸出端力矩及轉速，實現調速。液力耦合器運行可靠、操作及后續(xù)維修較為簡單、運行可靠，設備價格便宜，但是該液力耦合器結構復雜、調速范圍大、傳遞功率較差等，在現場通常需要配置冷卻系統(tǒng)對耦合器進行降溫，通常將其布置在對礦井帶式輸送運輸系統(tǒng)影響不大的帶式輸送機上。

2.2 變頻調速

主要通過變頻器控制輸出電流頻率來控制驅動電機運行速度，實現帶式輸送機軟啟動。變頻器結構包括有控制回路、主回路，控制回路包括有微處理、驅動、控制以及檢測等功能模塊；主回路包括有整流、濾波及逆變等電路模塊。變頻器工作時通過IGBT晶閘管來調整輸出電流頻率、電壓，從而達到控制驅動電機運行速度。

圖1 調速型液力耦合器結構示意圖

具體礦井最為常用的驅動電機+變頻器+減速度+驅動滾筒組合方式見圖2。當變頻器輸出的低頻率電流時，為了確保驅動電機有足夠的輸出扭矩，通常需要增大電流來保證，當帶式輸送機在低速重載運行時，采用的變頻器無法有效降低電能消耗。

圖2 礦井帶式輸送機變頻軟啟動常用組合方式

將變頻器應用到帶式輸送機上，具有調速范圍寬、許用功率大，帶式輸送機運行速度從0增加到設計值速度調節(jié)較為平緩，具有較高的傳動效率。但是也存設備費用高昂、變頻過程中產生的諧波對供電電網有一定污染等問題。

2.3 兩種軟啟動方式對比

具體礦井常用的兩種軟啟動方式工作特征見表2。

表2 液力耦合器、變頻器兩種軟啟動方式工作特征

對礦井帶式輸送機常用的液力耦合器、變頻器軟方式進行分析，帶式輸送機軟啟動方式確定需要綜合考慮帶式輸送機載荷、輸送距離、運行工況、投資額定等。選用的帶式輸送機啟動方式應在滿足設備使用、功能前提下，盡量減少設備投入。

1)對于礦井運輸有較大影響，同時輸送距離長、運載量大、裝機功率高等條件下的帶式輸送機軟啟動時推薦采用變頻調速方式；

2)對于輸送距離短、運量小及對礦井運運輸系統(tǒng)影響較小的帶式輸送機，為了降低礦井生產投入，推薦選用液力耦合器。

3 總結

帶式輸送機不同軟啟動方式具有其各自的應用特點，在確定軟啟動方式時，應根據帶式輸送機運行條件、現場應用環(huán)境、投資額定等綜合確定。采用液力耦合器方式方式可以有效降低設備初期投入，但是也存在傳動效率差、使用費用高等問題；變頻啟動方式雖然現階段是礦井帶式輸送機軟啟動采用的主流方式，但是在重載啟動時存在對供電電網沖擊大，電機工作電流高等問題，同時設備價格較為昂貴。