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    寺河礦是年產(chǎn)量800萬(wàn)t的特大型礦井，目前有3條皮帶輸送機(jī)采用CST可控傳輸軟啟動(dòng)系統(tǒng)，大巷輸送機(jī)全長(zhǎng)6757m，采用3臺(tái)800kW主電機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)輸能力2500t/h。膠帶滿速為4m/s。
    輸送機(jī)的電氣部分主要包括：美國(guó)羅克韋爾道奇公司的CST減速器，天津貝克公司的本布羅監(jiān)控系統(tǒng)( PROMOS)，澳大利亞ACE公司的APW自動(dòng)張緊絞車(chē)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由PLC進(jìn)行控制。CST減速器是一種帶有電液反饋控制的齒輪減速器。由減速器、CST電液控制元件以及冷卻系統(tǒng)組成，可通過(guò)調(diào)整離合器系統(tǒng)壓力實(shí)現(xiàn)可控軟啟動(dòng)和軟停機(jī)的目的。本布羅系統(tǒng)主要是對(duì)整條膠帶沿線進(jìn)行在線保護(hù)，其主要保護(hù)功能有：跑偏、煙霧、打滑、撕裂、堆煤等；每隔200m有一部擴(kuò)音電話，用于沿線通訊；自動(dòng)張緊系統(tǒng)主要是由PLC通過(guò)張力傳感器測(cè)量出輸送帶張力信號(hào)并與設(shè)定的張力值進(jìn)行比較，并隨時(shí)調(diào)整，從而達(dá)到恒定張力運(yùn)行，與輸送帶載荷變化無(wú)關(guān)。
1、PROMOS監(jiān)控系統(tǒng)
    PROMOS監(jiān)控系統(tǒng)是一種適用于各種控制任務(wù)的通用形、高性能、高可靠性的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)，它適用于煤礦井下有甲烷和煤塵危險(xiǎn)的環(huán)境。該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適用性和可擴(kuò)展性，可以組成不同的控制模塊，其邏輯控制方式可通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)采用語(yǔ)音通訊并有特定的安全保護(hù)回路與控制回路相連使用。系統(tǒng)和CST系統(tǒng)配合可完成皮帶的軟啟動(dòng)和軟停車(chē)。其配合過(guò)程如下：①啟動(dòng)：將PROMOS起停開(kāi)關(guān)打到啟動(dòng)位置，發(fā)出啟動(dòng)預(yù)警聲，經(jīng)2s后張緊系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)收到“張力正常”信號(hào)后，間隔3s依次啟動(dòng)3臺(tái)主電機(jī)；如果沒(méi)有“正常停車(chē)故障信號(hào)”則發(fā)出“CST運(yùn)行”信號(hào)，膠帶開(kāi)始啟動(dòng)，當(dāng)收到“CST滿速”信號(hào)后，啟動(dòng)預(yù)警結(jié)束，正常運(yùn)行燈亮，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束；②停車(chē)：當(dāng)運(yùn)行過(guò)程中需要“正常停車(chē)”時(shí)，則系統(tǒng)向CST發(fā)出“CST停車(chē)”信號(hào)，CST減壓，膠帶停止，但主電機(jī)不停機(jī)，故障解除后，通過(guò)控制器“啟動(dòng)”開(kāi)關(guān)重新啟動(dòng)CST，這樣可防止主電機(jī)頻繁啟動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)有急停信號(hào)或其它CST嚴(yán)重故障時(shí)，則CST系統(tǒng)或PROMOS切斷主電機(jī)運(yùn)行回路，主電機(jī)停止，皮帶機(jī)以很快的速度減速至零，將事故影響縮至最小。
2、傳輸系統(tǒng)
    可控啟動(dòng)傳輸系統(tǒng)是由多級(jí)齒輪減速器、濕式離合器及液壓控制系統(tǒng)組成。它是為運(yùn)送大慣性載荷如：煤炭或金屬礦石等的長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)而設(shè)計(jì)的。CST的輸出扭矩由液壓控制系統(tǒng)控制。
    一臺(tái)輸送機(jī)可以由一臺(tái)電機(jī)及一臺(tái)CST驅(qū)動(dòng)，也可以由多臺(tái)電機(jī)及多臺(tái)CST驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，CST的輸出軸保持不動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)達(dá)到全轉(zhuǎn)速時(shí)輸送機(jī)才逐漸加速到滿速度。這使得輸送機(jī)在被加速至全速運(yùn)行前有一個(gè)平緩啟動(dòng)的過(guò)程。加速時(shí)間可以根據(jù)需要在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。CST系統(tǒng)控制主電機(jī)的起停，在啟動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以按順序空載啟動(dòng)，所以電機(jī)的沖擊電流非常小。由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以根據(jù)運(yùn)行負(fù)載進(jìn)行選擇而不必根據(jù)啟動(dòng)負(fù)載選擇，所以CST驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以選用功率較小的電機(jī)；在停車(chē)時(shí)，通過(guò)延長(zhǎng)停車(chē)時(shí)間可以降低對(duì)膠帶的動(dòng)態(tài)沖擊力。
    當(dāng)一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中有多臺(tái)CST時(shí)，控制系統(tǒng)可以確保每臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分擔(dān)相同的負(fù)載，合理的功率平衡可以有效地延長(zhǎng)整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各部件的壽命。膠帶正常運(yùn)行時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)中各csrr的功率平衡要求，每臺(tái)CST的離合器或者保持少量打滑狀態(tài)，或者維持壓力以無(wú)打滑方式輸出所要求的扭矩。但系統(tǒng)中任何負(fù)載的增加都將引起離合器打滑，這種情況被稱為“軟鎖定”。當(dāng)離合器被軟鎖定時(shí)，任何瞬間的過(guò)載或沖擊載荷都將引起離合器的打滑，這時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的所有部件，包括聯(lián)軸器、軸承和齒輪等都將在沖擊或過(guò)載時(shí)受到保護(hù)，從而延長(zhǎng)其壽命。
    CST系統(tǒng)可使驅(qū)動(dòng)裝置具有較高的傳動(dòng)效率，啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)中具有可靠的過(guò)載保護(hù)能力，具有較好的可控性，控制啟動(dòng)、停車(chē)時(shí)的速度和加減速度，可實(shí)現(xiàn)每臺(tái)電機(jī)功率平衡誤差<±2%，可避免電機(jī)過(guò)載。系統(tǒng)中，CST減速器是傳動(dòng)部分，包括一級(jí)減速齒輪，行星輪系和可控的濕式離合器；CST電液控制組件是控制部分，其控制元件是電液控制器。電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)齒輪傳到行星輪系，由太陽(yáng)輪驅(qū)動(dòng)3個(gè)行星輪，行星輪自轉(zhuǎn)并帶動(dòng)自由旋轉(zhuǎn)的內(nèi)齒圈，因輸出軸與行星架為一體，因此輸出軸并不轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)壓力控制閥增加油缸壓力時(shí)，離合器的主動(dòng)摩擦片和與內(nèi)齒圈相聯(lián)的從動(dòng)摩擦片相互作用，其結(jié)果使內(nèi)齒圈受到力矩作用，轉(zhuǎn)速受到控制，同時(shí)行星輪在內(nèi)齒圈上滾動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
    平衍軸式CST含有兩級(jí)減速齒輪，第一級(jí)減速裝置為螺旋齒輪裝置，第二級(jí)減速裝置為行星齒輪裝置。直角方式的CST含有三級(jí)減速齒輪，第一級(jí)為直角螺旋斜齒輪裝置，其他兩級(jí)齒輪與平行軸式CST裝置相同。當(dāng)電機(jī)達(dá)到全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，太陽(yáng)輪帶動(dòng)3個(gè)行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)；行星輪帶動(dòng)自由旋轉(zhuǎn)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)；固定在行星齒輪架上的輸出軸，此時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)液壓系統(tǒng)向環(huán)形活塞加壓時(shí)，離合器的旋轉(zhuǎn)板和靜止板相互作用，使加在齒圈上的力矩逐漸增加，當(dāng)齒圈的轉(zhuǎn)速以控制速率降低時(shí)，行星齒輪架由行星輪及內(nèi)齒圈帶動(dòng)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸的轉(zhuǎn)速與齒圈的轉(zhuǎn)速成反比。
    反應(yīng)盤(pán)系統(tǒng)是一個(gè)濕式離合器力矩傳遞的系統(tǒng)，傳遞到輸出軸上的力矩是通過(guò)變化壓力來(lái)控制的，當(dāng)環(huán)形活塞上的壓力增加時(shí)，旋轉(zhuǎn)板和靜止板在其自由旋轉(zhuǎn)的齒條上旋轉(zhuǎn)并互相靠近。當(dāng)活塞的壓力使旋轉(zhuǎn)板和靜止板接近時(shí)，靜止板將使旋轉(zhuǎn)板和齒圈的轉(zhuǎn)速降低，由于齒圈的速度降低，輸出軸的速度則加快。當(dāng)齒圈的轉(zhuǎn)速降為零時(shí)，輸出軸將達(dá)到正常的額定速度。
    (1)基本控制信號(hào)
    1)冷卻油壓力傳感器或壓力開(kāi)關(guān)，用于保證系統(tǒng)工作時(shí)有足夠的冷卻油流量。
    2)潤(rùn)滑壓力傳感器或壓力開(kāi)關(guān)，用于保證系統(tǒng)中的軸承有足夠的潤(rùn)滑壓力。
    3)油溫傳感器，用于監(jiān)測(cè)油箱中的油溫，以供熱交換器冷卻及超溫報(bào)警。
    4)速度傳感器，安裝在CST輸出軸上的速度傳感器用于提供速度信號(hào)來(lái)控制膠帶的速度。
    5)壓力傳感器，用于監(jiān)測(cè)施加到離合器上的壓力，以便對(duì)膠帶速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。
    6)膠帶打滑傳感器，光電編碼器安裝在膠帶滾筒軸上或滾輪式傳感器裝于膠帶底部，用于測(cè)量膠帶速度，通過(guò)比較膠帶速度與CST輸出軸的速度來(lái)檢測(cè)皮帶打滑。
    7)功率信號(hào)傳感器，可提供準(zhǔn)確的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率信號(hào)進(jìn)行功率平衡控制。
8)離合器壓力控制閥，比例控制閥用于調(diào)節(jié)離合器的壓力，控制CST的輸出扭矩及皮帶速度。
    9)冷卻泵／電機(jī)運(yùn)行，啟動(dòng)冷卻泵及其電機(jī)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。
    10)冷卻風(fēng)扇運(yùn)行，根據(jù)需要啟動(dòng)和停止熱交換器冷卻風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。
    (2)起動(dòng)控制過(guò)程
    1)起動(dòng)過(guò)程
    輸送機(jī)的運(yùn)行將循環(huán)往復(fù)以下7個(gè)狀態(tài)：狀態(tài)0停止，狀態(tài)1啟動(dòng)，狀態(tài)2預(yù)壓，狀態(tài)3緩沖，狀態(tài)4加速，狀態(tài)5滿速，狀態(tài)6減速。停止階段：CST離合器上的壓力保持為零。但所有安全保護(hù)傳感器的信號(hào)均在監(jiān)測(cè)之中。
    啟動(dòng)：在所有驅(qū)動(dòng)電機(jī)空載起動(dòng)運(yùn)行后，CST接到運(yùn)行信號(hào)并判斷CST沒(méi)有故障后，開(kāi)始起動(dòng)輸送機(jī)。
    預(yù)壓：在松閘之前先給離合器上建立一定的壓力，防止皮帶倒轉(zhuǎn)。
    緩沖：在檢測(cè)到最小速度時(shí)，例如10%速度，開(kāi)始一段緩沖過(guò)程，使整條皮帶在低速下均勻運(yùn)行一段時(shí)間。
    加速：在膠帶均勻運(yùn)轉(zhuǎn)后，開(kāi)始按照內(nèi)部設(shè)定的速度曲線進(jìn)行加速，直到達(dá)到滿速。
    滿速：給用戶輸出達(dá)到滿速信號(hào)，并保持此速度直到接收到停車(chē)信號(hào)。
    減速：在接收到停車(chē)信號(hào)后開(kāi)始按照內(nèi)部設(shè)定曲線減速，直到輸送機(jī)完全停止。
    2)可控起動(dòng)傳輸
    包含以下幾個(gè)內(nèi)容：
    a．可控起動(dòng)
    CST可以通過(guò)PLC程序來(lái)控制皮帶機(jī)啟動(dòng)的速度曲線，此曲線一般是通過(guò)對(duì)此輸送機(jī)進(jìn)行的動(dòng)態(tài)分析而得來(lái)的。典型的啟動(dòng)速度曲線如圖1所示：
b．可控停車(chē)和可控起動(dòng)一樣，CST也可以控制皮帶機(jī)按照要求的曲線停車(chē)。一般來(lái)說(shuō)此曲線是線性的。對(duì)于正常停車(chē)，停車(chē)時(shí)間為30s；而對(duì)于緊急停車(chē)，停車(chē)時(shí)間一般在10s之內(nèi)。
    c．可控的啟動(dòng)時(shí)間
    輸送機(jī)的加速起動(dòng)時(shí)間可以在40～300 s的范圍內(nèi)根據(jù)要求設(shè)定，PLC程序中的缺省設(shè)置值是60s。不同的起動(dòng)時(shí)間會(huì)產(chǎn)生不同的加速度頻率，但是加速度曲線仍然是正弦曲線。
    d．可控的最終速度
    除了可變的起動(dòng)時(shí)間外，輸送機(jī)還可以有可變的最終速度，比如驗(yàn)帶速度（慢動(dòng)）方式。最終速度可以為10%～50%。驗(yàn)帶速度不是為正常運(yùn)行而設(shè)計(jì)，僅供檢修皮帶用。長(zhǎng)時(shí)間慢動(dòng)運(yùn)行，會(huì)使CST油溫上升過(guò)快，當(dāng)超過(guò)限定溫度時(shí)，CST會(huì)自動(dòng)停機(jī)。
    e．操作參數(shù)
    以下參數(shù)可以由用戶操作員自己通過(guò)PanelView顯示屏進(jìn)行設(shè)定，見(jiàn)表1。
    3) PID控制
    大多數(shù)大型皮帶機(jī)使用多個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在皮帶機(jī)運(yùn)行的所有階段上都要使各驅(qū)動(dòng)器之間達(dá)到適當(dāng)?shù)呢?fù)載平衡以便使皮帶機(jī)上所有部件的負(fù)載和應(yīng)力最小。對(duì)于使用超過(guò)一臺(tái)CST驅(qū)動(dòng)器的皮帶機(jī)系統(tǒng)，CST控制系統(tǒng)將保證使各驅(qū)動(dòng)電機(jī)達(dá)到負(fù)載均勻分配。這一切都是通過(guò)PLC程序里的多個(gè)PID控制回路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
3、張緊系統(tǒng)
    張緊系統(tǒng)的作用是保證輸送帶具有足夠的張力，使?jié)L筒與輸送帶間產(chǎn)生必要的摩擦力避免出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，另一個(gè)作用是限制輸送帶在各支撐托輥組間的下垂度，使輸送機(jī)能正常工作。張緊裝置除拉緊座及滑輪外均為引進(jìn)澳大利亞ACE公司的APW自動(dòng)張緊絞車(chē)，使用中由其PLC通過(guò)張力傳感器測(cè)量輸送帶張力信號(hào)并與設(shè)定的張力值進(jìn)行比較，并隨時(shí)調(diào)整，從而達(dá)到恒定的張力運(yùn)行，與輸送帶載荷變化無(wú)關(guān)。
    自動(dòng)張緊絞車(chē)在其PLC程序里，根據(jù)ACE公司對(duì)該機(jī)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)獲得有關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)采用自動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)的啟動(dòng)、運(yùn)行及緊急停車(chē)時(shí)的最大張力均已設(shè)定理想值。其工作原理如下：當(dāng)開(kāi)動(dòng)絞車(chē)電動(dòng)機(jī)后通過(guò)離合器的嚙合而帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)張力值小于設(shè)定張力時(shí)，卷筒將順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)纏繞鋼絲繩從而帶動(dòng)拉緊小車(chē)向尾部行走達(dá)到設(shè)定值后，離合器脫開(kāi)而制動(dòng)器緊縮，從而使拉緊車(chē)保持不動(dòng)。當(dāng)張力值大于設(shè)定張力值時(shí)，其絞車(chē)卷筒將在輸送帶張力作用下自動(dòng)放出輸送帶（此時(shí)制動(dòng)器將自行打開(kāi)，離合器嚙合）從而完成一系列的張緊動(dòng)作，這些工作的完成是由其張力傳感器將測(cè)得的張力信號(hào)反饋給PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并完成的。
4、應(yīng)用情況
    對(duì)于長(zhǎng)距離膠帶輸送機(jī)，目前應(yīng)用比較廣泛的驅(qū)動(dòng)器主要是CST和變頻器，相對(duì)于變頻器CST還存在如下的優(yōu)點(diǎn)：①變頻器是用于變速的，但大型帶式輸送機(jī)要求的運(yùn)行速度為恒速，改變帶速是不必要的。對(duì)于超長(zhǎng)距離的大運(yùn)量的帶式輸送機(jī)，最重要的要求是可控起動(dòng)和停車(chē)；②變頻器安裝于減速器的高速軸側(cè)，如果產(chǎn)生過(guò)載不能立即提供對(duì)減速器、滾筒、膠帶和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。而CST的離合器安裝于減速器的低速軸側(cè)，如果發(fā)生過(guò)載，離合器片能立即隔開(kāi)沖擊并吸收沖擊負(fù)荷。
    目前，CST可控啟動(dòng)傳輸系統(tǒng)在我礦運(yùn)輸系統(tǒng)中完全發(fā)揮出它自身的特點(diǎn)，運(yùn)行參數(shù)完全達(dá)到了系統(tǒng)的要求。通過(guò)對(duì)運(yùn)行情況實(shí)測(cè)結(jié)果分析，其啟動(dòng)曲線與設(shè)定的S型曲線基本完全吻合，能實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)的功能；在達(dá)到全速后，3臺(tái)CST可實(shí)現(xiàn)將主電機(jī)的功率平衡保持在2%的誤差范圍之內(nèi)，能保證輸送機(jī)在最安全穩(wěn)定的方式下運(yùn)行。
    目前，寺河礦東大巷輸送機(jī)從開(kāi)始運(yùn)行至今已有3年時(shí)間，累計(jì)運(yùn)煤大約1000萬(wàn)t，該系統(tǒng)為我礦的正常生產(chǎn)提供了可靠的保障。