1、概述
平朔煤業(yè)公司井工一礦隸屬于國資委下屬的中央企業(yè)——中煤能源集團(tuán)有限責(zé)任公司，該礦年產(chǎn)煤炭1500萬t，主斜井
帶式輸送機(jī)驅(qū)動裝置使用西門子中壓變頻調(diào)速裝置；綜采工作面主運(yùn)順槽帶式輸送機(jī)采用道奇公司的液體粘性調(diào)速裝置(CST)；井下九煤及四煤大巷帶式輸送機(jī)采用德國福伊特(VOITH)調(diào)速型液力偶合器。這三種裝置都能實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)軟起動要求，但它們有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
(1)主斜井采用的帶式輸送機(jī)其帶寬為1.6m，帶速4.5m/s，輸送能力3500t/h，輸送長度1812 m，安裝傾角0°一12°。驅(qū)動方式為高壓斷路器柜+變頻變壓器+西門子中壓變頻器+西門子中壓變頻電機(jī)+SEW減速機(jī)形式，使用西門子SIMO-VERT MV中壓變頻器四臺（三用一備，型號為6SE8001，交一直一交型），工作電壓2300V，額定電流350 A，單臺輸出功率為l250 kW，驅(qū)動電機(jī)采用ILA1500-4PVDD型西門子中壓變頻電機(jī)四臺（三用一備），單機(jī)功率均為1070 kW。2004年7月投入運(yùn)行。
(2)綜采工作面主運(yùn)順槽帶式輸送機(jī)帶寬為1.4 m，帶速4.5 m/s，輸送能力2 500 t/h，最長輸送長度2 500 m（隨工作面推進(jìn)而縮短），巷道起伏不大。驅(qū)動方式為高壓斷路器柜+高壓電機(jī)(10 kV)+CST形式（驅(qū)動單元為前后布置，兩驅(qū)），電機(jī)選用佳木斯電機(jī)廠生產(chǎn)的YB630S2-4型，單機(jī)功率均為630kW。
(3)太西九煤大巷帶式輸送機(jī)帶寬為1.6 m，帶速4.5 m/s，輸送能力3500t/h，輸送長度2500m，巷道起伏不大。驅(qū)動方式為高壓斷路器柜+高壓電機(jī)(10 kV)+福伊特( VOITH)調(diào)速型液力偶合器+SEW減速機(jī)驅(qū)動方式（四驅(qū)，三用一備），電機(jī)選用佳木斯電機(jī)廠生產(chǎn)的YB710M1-4型電機(jī)（三用一備），單機(jī)功率均為l 120 kW。2008年9月投入運(yùn)行。
2、三種驅(qū)動方式優(yōu)缺點(diǎn)比較
(l)變頻調(diào)速裝置
變頻調(diào)速裝置的核心部件為變頻器，其原理為先將三相交流電進(jìn)行全橋整流，使其變?yōu)橹绷麟�，再將該直流電通過逆變裝置變?yōu)榻涣麟�。在逆變部分，控制頻率的變化，實(shí)現(xiàn)變頻控制。
井工一礦通過這些年的運(yùn)行，認(rèn)為該變頻調(diào)速控制裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：起動速度斜率可調(diào)，軟起動、軟制動性能良好；可根據(jù)負(fù)載情況調(diào)速，節(jié)能效果明顯，無運(yùn)行功率損耗；能夠?qū)崿F(xiàn)多臺驅(qū)動電機(jī)之間的功率平衡（但參數(shù)設(shè)置較為復(fù)雜），功率平衡的精度可以達(dá)到2%以內(nèi)，且能夠完成功率平衡和速度同步；響應(yīng)速度快，控制精度高，調(diào)速性能好，可以在10%～100%范圍內(nèi)的任意速度下長期運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)長時間慢速驗(yàn)帶；采用先進(jìn)的矢量控制技術(shù)，能夠保證有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，起動轉(zhuǎn)矩可達(dá)150%（能實(shí)現(xiàn)1.5倍的重載起動），滿足恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載驅(qū)動的要求；結(jié)構(gòu)簡單，采用電機(jī)+減速器+驅(qū)動滾筒的驅(qū)動方式，占地面積�。ǖ枰袉为�(dú)的變頻器室）；每臺主電機(jī)的起動電流均可以控制在額定電流范圍之內(nèi)，對電網(wǎng)沒有任何沖擊；有較強(qiáng)的電網(wǎng)電壓波動適應(yīng)能力，在電網(wǎng)電壓瞬時下降至70%的情況下，變頻器仍能繼續(xù)工作而不跳電；此外，保護(hù)功能十分齊全，有過電壓、過電流、欠電壓、缺相、變頻器過載、變頻器過熱、電機(jī)過載、輸出接地、輸出短路等保護(hù)功能。
但也存在以下缺點(diǎn)：無法實(shí)現(xiàn)多臺電機(jī)的分時空載起動；產(chǎn)生諧波影響，輸出波形不是純正的正弦波，污染電網(wǎng)；受防爆外殼的限制，井下使用變頻器的容量一般在400 kW/1 140 V以下，而且功率平衡及其它參數(shù)的初始設(shè)置、調(diào)節(jié)較為困難，在運(yùn)行過程中偶爾會發(fā)生參數(shù)或地址丟失現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)或運(yùn)行不穩(wěn)定，或造成相關(guān)驅(qū)動電機(jī)之間運(yùn)行不匹配，嚴(yán)重時會導(dǎo)致減速機(jī)內(nèi)齒輪損壞；變頻器原理復(fù)雜，使用維護(hù)要求高，對現(xiàn)場運(yùn)行、維護(hù)人員的水平、素質(zhì)要求較高；對環(huán)境的溫度及清潔度要求較高，需要定期除塵，同時大功率器件(IGBT)的發(fā)熱也是問題，溫度較高的季節(jié)必須采取專門的降溫措施，維修成本較高。
(2)液體粘性調(diào)速裝置(CST)
差動輪系液體粘性調(diào)速裝置( CST)是利用油膜的動力粘性，通過調(diào)節(jié)摩擦片之間的油壓來調(diào)節(jié)輸出軸的轉(zhuǎn)速，達(dá)到輸送機(jī)的可控起動。
經(jīng)現(xiàn)場使用表明，該CST裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：可控起動性能較好，傳動效率較高，響應(yīng)快、精度高，可以變速運(yùn)行；在起動穩(wěn)定性方面，CST可控起動的加速度最低可以達(dá)0.05m/S2；偶合片和減速器在～個整體內(nèi)，體積小，占地少（無需再配減速機(jī)，但電氣及PLC控制設(shè)備較調(diào)速型液力偶合器多）；在額定帶速運(yùn)行時，滑差消耗�。或�(qū)動主電機(jī)可實(shí)現(xiàn)分時空載起動，對電網(wǎng)沖擊��；可以實(shí)現(xiàn)多臺驅(qū)動電機(jī)之間的功率平衡；能夠?qū)崿F(xiàn)可控停車。
CST驅(qū)動的缺點(diǎn)是：因CST工作原理而存在滑差損耗，必須配套可靠的熱交換設(shè)備（如小型風(fēng)扇等）；CST在功率平衡時要求主驅(qū)動與從驅(qū)動間具有差轉(zhuǎn)的區(qū)別；采用中間驅(qū)動時，頭部驅(qū)動站與中間驅(qū)動站之間難以實(shí)現(xiàn)功率平衡；低速運(yùn)行發(fā)熱量大，無法在低速段長期運(yùn)行，不能實(shí)現(xiàn)低速驗(yàn)帶；只能實(shí)現(xiàn)能量傳遞，不能實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，無法實(shí)現(xiàn)根據(jù)煤量自動調(diào)節(jié)皮帶運(yùn)行速度；使用維護(hù)較復(fù)雜，運(yùn)行成本較高；初期投資大，在技術(shù)管理、日常維護(hù)、經(jīng)濟(jì)承受能力等方面都存在一定的困難；另外，CST裝置對油的粘度和清潔度要求特別高，零部件加工精度要求高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，產(chǎn)品依賴進(jìn)口，價格昂貴。
(3)調(diào)速型液力偶合器
調(diào)速型液力偶合器本身的機(jī)械特性是非線性的，因受多種復(fù)雜因素的影響，它的控制特性精度較差；另外，其固有缺點(diǎn)是傳動效率低，還需要專門的冷卻裝置給液體降溫。調(diào)速型液力偶合器通過調(diào)節(jié)偶合器內(nèi)部工作腔的充液量來改變輸出軸的轉(zhuǎn)速和扭矩，達(dá)到輸送機(jī)可控起動及多機(jī)功率平衡。
調(diào)速型液力偶合器有以下優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小；主電機(jī)可實(shí)現(xiàn)分時空載起動，對電網(wǎng)沖擊��；可以實(shí)現(xiàn)多臺驅(qū)動電機(jī)之間的功率平衡；可調(diào)節(jié)起動速率斜率，軟起動性能良好，起動時間能夠延長到數(shù)分鐘；運(yùn)行維護(hù)簡單；可以實(shí)現(xiàn)長時間慢速驗(yàn)帶；電氣設(shè)備少，只有PLC控制箱、操作臺；對維護(hù)人員的電氣水平要求相對較低。
但也存在以下缺點(diǎn)：驅(qū)動單元體積較大（需配減速機(jī)）；動態(tài)響應(yīng)速度慢，功率平衡精度低；存在滑差損耗，總體效率稍低，必須配套可靠的熱交換設(shè)備，用水冷時需制作占地面積較大的專用水箱，隔一日換一次水（防止水箱箱體、管路結(jié)垢，必要時需加過濾器）；系統(tǒng)環(huán)節(jié)較多，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，且無法實(shí)現(xiàn)根據(jù)煤量調(diào)節(jié)輸送帶運(yùn)行速度。
三種驅(qū)動方式運(yùn)行性能比較見表l。
3、結(jié)語
(1)大功率變頻調(diào)速裝置目前尚未解決防爆問題，因而無法應(yīng)用于煤礦井下，因此適用于無防爆要求的環(huán)境中。如果位于地面、無防爆要求時，使用變頻調(diào)速控制裝置，可以實(shí)現(xiàn)大扭矩起動，滿足重載起動要求。同時又可節(jié)能運(yùn)行，與PLC控制系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)按煤量大小自動調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，優(yōu)化運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。
(2)在目前尚無法解決大功率變頻調(diào)速裝置防爆、內(nèi)部IGBT元件散熱問題的情況下，建議使用調(diào)速型液力偶合器，我礦通過對德國福伊特可控調(diào)速型液力偶合器增加閉環(huán)控制反饋系統(tǒng)后，可以實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)整機(jī)起動時間按需調(diào)整，能夠?qū)⑵饎蛹铀俣瓤刂圃?le;0.3m/s2范圍內(nèi)，使用效果良好。
(3)液體粘性調(diào)速器(CST)驅(qū)動方式只能實(shí)現(xiàn)電機(jī)空載起動，不能實(shí)現(xiàn)低速驗(yàn)帶功能，且運(yùn)行、維護(hù)成本較高，系統(tǒng)較為復(fù)雜，我礦正逐步淘汰。
