1、前言
由于
帶式輸送機具有運行可靠、連續(xù)、高效、易于實現(xiàn)自動化和對地形適應(yīng)性強等優(yōu)點，已成為現(xiàn)代散狀物料連續(xù)輸送的主要設(shè)備。據(jù)有關(guān)資料介紹，在德國，帶式輸送機最高帶速已超過15m/s，萊茵褐煤礦有限公司福爾圖納露天礦使用了日挖24萬m3的斗輪挖掘機，其上的帶式輸送機帶寬2.8m，帶速7.4m/s，運量為37 500t/h。在法國，輸送機的單機長度已達15 km，高差達1 km，單滾筒的驅(qū)動功率達1050 kW，設(shè)計帶速達8.4m/s，每臺年運量為4億t。最近又成功地制造出運量為25000t/h的大型帶式輸送機。在澳大利亞某采礦場，輸送機單機長達30.4 km。在鹿特丹某礦山，多機串聯(lián)運距長達206km，由17條輸送機組成。目前我國的帶式輸送機也正在向長距離、高帶速、大運量、大功率方向發(fā)展。起動問題是帶式輸送機、尤其是大型帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)，不僅關(guān)系到輸送機的起動性能，而且還影響其經(jīng)濟效益。目前國內(nèi)外都是采用可控起動技術(shù)來解決輸送機的起動問題。
2、可控起動技術(shù)
大型帶式輸送機的起動，要求在一段足夠的時間內(nèi)，起動加速度保持在允許范圍內(nèi)。運距越長、帶速越高、輸送量越大，起動時間就需越長，假如沒有足夠的起動時間，輸送帶初張力會下降，最大時可下降50%左右，因此會喪失輸送帶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起動。起動是一個加速過程，加速度值由零增到最大又下降至零，輸送帶發(fā)生粘彈性變形，處于不穩(wěn)定狀態(tài)而產(chǎn)生動張力。當帶速越高、起動時間越短時，起動加速度與輸送帶變形就越大，動張力也就越大，造成巨大的瞬時沖擊，導(dǎo)致輸送帶與其他元部件損壞�？煽仄饎泳褪窃谠O(shè)定的起動時間內(nèi)，通過控制輸送帶起動加速度值，來確保輸送機按所要求的起動速度曲線平穩(wěn)起動，并達到額定速度，同時使起動電流與起動動張力控制在允許范圍內(nèi)�？煽仄饎訒r輸送帶張力波動極小，起動平穩(wěn)。起動時間與起動加速度應(yīng)根據(jù)帶速、運距、輸送量等參數(shù)來確定，根據(jù)我國有關(guān)標準規(guī)定，起動加速度不得大于0.3m/S2。采用可控起動，可使輸送帶初張力下降減少（小于10%），保證輸送帶不打滑�？煽仄饎蛹夹g(shù)是大型帶式輸送機的關(guān)鍵技術(shù)，已成為帶式輸送機技術(shù)是否先進的標志之一。通過電控與可控起動裝置組成的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來完成帶式輸送機的可控起動。選擇可控起動裝置，除了考慮技術(shù)性能外，還必須考慮其經(jīng)濟合理性。
3、軟起動的主要形式及其性能分析
近幾年，國內(nèi)外相繼開發(fā)了多種形式的軟起動裝置，主要有：(1)液粘性軟起動裝置，如澳大利亞的BOSS系統(tǒng)、美國的CST等；(2)液力型軟起動裝置，如調(diào)速型液力偶合器、加長后輔腔液力偶合器等；(3)電氣型軟起動裝置，如變頻調(diào)速、可控硅控制開關(guān)磁阻起動等；(4)機械式軟起動裝置，如BEST、德國力士樂公司的輔助液壓馬達周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)（原理與BEST相同）等。
3.1 BOSS系統(tǒng)
該系統(tǒng)是澳大利亞NM采礦國際有限公司研制的，適用于帶式輸送機單機200 - 500 kW的可控系統(tǒng)，專為重型帶式輸送機設(shè)計。其優(yōu)點是：起動平穩(wěn)，可實現(xiàn)恒扭矩輸出，勻加速度起動；可靠性高，維護較為簡單；改善原有驅(qū)動裝置性能；摩擦片組設(shè)在高速軸，相對滑差范圍大（屬層流運動），易于控制；能夠?qū)崿F(xiàn)功率平衡，保護功能齊全；與逆止器和制動器的配置靈活、方便。缺點是：在軟起動過程中，發(fā)熱量極大，傳動效率低；不能實現(xiàn)無級訶速；實現(xiàn)多驅(qū)動功率平衡，必須以摩擦片磨損為代價；由于油膜間隙有限，無法實現(xiàn)真正的空載起動；對潤滑油的質(zhì)量要求較高，運行費用昂貴；傳動系統(tǒng)中存在薄弱環(huán)節(jié)，其中摩擦片是易損件，使用壽命短；液壓及控制系統(tǒng)復(fù)雜；離合器片在高速軸時．控制系統(tǒng)難以準確控制；價格昂貴，備品備件要進口。
3.2 CST系統(tǒng)
該系統(tǒng)是美國道奇公司專為大型帶式輸送機配套的集減速、離合和調(diào)速于一體的驅(qū)動裝置，其優(yōu)點是：起動平穩(wěn)；傳動效率高，可達99%；可調(diào)驗帶速度為10%．99%；能實現(xiàn)功率平衡，其平衡精度為士2%，反應(yīng)時間為50 - 100ms;保護功能齊全。缺點是：調(diào)速系統(tǒng)與減速器合為一體，體積大，安裝不方便；控制系統(tǒng)復(fù)雜，維護量較大；在高速軸上配置逆止器和制動器較困難；價格昂貴，備品備件要進口。
3.3調(diào)速型液力偶合器
調(diào)速型液力偶合器的工作原理是：偶合器工作腔內(nèi)充入一定量的工作液，泵輪從電動機上獲得機械能，并轉(zhuǎn)化為液能，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪把液能轉(zhuǎn)化為機械能，通過軸輸出，帶動工作機工作，周而復(fù)始，實現(xiàn)了從原動機到工作機之間的能量傳遞。調(diào)速型液力偶合器是通過改變渡力偶合器內(nèi)工作腔中工作液的充油量，在電動機轉(zhuǎn)速不變的情況下，實現(xiàn)對工作機的無級調(diào)速與軟起動。當單機功率N≤250 kW時，采用自然冷卻。偶合器配備電動執(zhí)行器和電動操作器，與負載變化的訊號聯(lián)接，亦可按用戶要求配自動測速裝置，可以實現(xiàn)調(diào)速遙控或自動控制。其優(yōu)點是：起動時間可隨帶式輸送機主參數(shù)任意調(diào)節(jié)，使輸送機按照S型起動速度曲線平穩(wěn)起動，并能實現(xiàn)滿載起動；確保輸送機起動加速度值在0.1、0.3 m/s2范圍內(nèi)，使輸送帶起動張力控制在允許范圍內(nèi)；能使鼠籠式電動機空載起動，又能利用其尖峰力矩作起動力矩，提高其起動能力，縮短了電動機起動時間，而使輸送機滯后于電機緩慢起動；用于多機驅(qū)動時，能實現(xiàn)多機功率平衡，其平衡精度為±5%；隔離扭矩，減緩沖擊，防止動力過載，保護電機及輸送機主要部件不會因過載而損壞；易于實現(xiàn)對輸送機的遙控和自動控制，操作簡便；提高輸送機的使用壽命，減少噪音，改善了勞動環(huán)境；投資少，運營費用低；結(jié)構(gòu)簡單可靠，無機械磨損，能在惡劣的環(huán)境條件下工作，無需特殊保護，使用壽命長；輸送機短時停車時，可以不停電；能實現(xiàn)多機順序起動，減少對外界電網(wǎng)的沖擊；操作維護簡單，備品備件容易獲得。缺點是：軟起動性能較液牯性稍差些；有滑差，效率損失2%左右；體積較大。
3.4變頻調(diào)速裝置
變頻凋速裝置主要由功率器件-ICBT絕緣柵極可控晶體管、控制器與電抗器組成。其工作原理是：通過控制器來調(diào)節(jié)功率器件中的絕緣柵極，使進入功率器件的交流電源的頻率發(fā)生變化。根據(jù)公式n= 60f/p（n為電動機轉(zhuǎn)速、，為交流電源頻率、p為電動機極對數(shù)），電動機轉(zhuǎn)速L交流電源頻率成正比。當交流電源的頻率由小到大變化時，電動機轉(zhuǎn)速也隨之由小到大變化。只要控制頻率變化范圍和時間，就可使輸送機按照設(shè)定的速度曲線平穩(wěn)起動，實現(xiàn)軟起動。該裝置的優(yōu)點是：起動時調(diào)速精度高；可以變速運行；調(diào)速范圍大。缺點是：電動機不能空載起動；防爆產(chǎn)品依賴進口，價格昂貴；控制復(fù)雜，使用維護要求高，對環(huán)境溫度及清潔度要求高；備品備件要進口，事故處理也依賴外國公司；雖然電抗器可以減少對外界電源的污染，但頻率改變，還是對電源有一定程度的污染；在井下使用時，功率器件的發(fā)熱問題較難解決。
目前變頻調(diào)速裝置在煤礦井下極少使用。
3.5電軟起動
電軟起動控制器以反并聯(lián)的晶閘管組為開關(guān)，以軟起動交流調(diào)壓方式限制電動機的起動電流，使電動機拖動帶式輸送機平穩(wěn)地過渡到額定轉(zhuǎn)速，完成軟起動，其優(yōu)點為：體積小，機頭峒室可以小些；價格比調(diào)速型偶合器略低。缺點是：調(diào)壓調(diào)速用于恒轉(zhuǎn)矩負載時，差動功率損耗大，效率低；考慮諧波影響，選用電機時要加大容量，一般應(yīng)增加20% - 40%；起動瞬間，會先有一個很短時的全壓起動，待輸送帶運動后，再實現(xiàn)軟起動，但此時已造成對輸送機的瞬時沖擊；必須與限矩型偶合器配套使用；由于降壓起動，低轉(zhuǎn)速時，電動機輸出轉(zhuǎn)矩不大，滿載時起動困難；不能使電動機空載起動。
其余幾種軟起動形式不常用，不再贅述。常用軟起動裝置的價格和性能比較見表1、表2。
4、結(jié)論
通過上述分析比較可知，國產(chǎn)軟起動裝置完全能滿足帶式輸送機軟起動的要求。由于調(diào)速型液力偶合器比電軟起動具有更優(yōu)良的性能，所以目前國內(nèi)帶式輸送機軟起動裝置90%以上是采用調(diào)速型液力偶臺器，不僅技術(shù)可行，而且經(jīng)濟合理，操作維護簡單。調(diào)速精度太高的軟起動（如BOSS、CST等）對帶式輸送機來說，技術(shù)上沒有必要，經(jīng)濟上也是一種浪費。只有經(jīng)常需要變速運行的設(shè)備（如潛水艇、軍艦等），才適于采用液粘調(diào)速裝置，能最大限度地發(fā)揮它們的優(yōu)勢。
國外帶式輸送機的軟起動大多也是采用液力調(diào)速裝置。即使在美國，也極少在帶式輸送機E使用差動輪系液粘調(diào)速裝置。1997年11月我院與西山礦務(wù)局聯(lián)合組團赴澳大利亞技術(shù)考察，所考察的6個煤礦的8條大型帶式輸送機的軟起動，全部是采用液力調(diào)速裝置。澳大利亞PROK公司為馬來西亞設(shè)計的6.5 km帶式輸送機、SEDGMAN公司為印度尼西亞設(shè)計的37 km超特大型帶式輸送機軟起動也是采用液力調(diào)速裝置。
相關(guān)輸送機產(chǎn)品：
1、
皮帶輸送機
2、
刮板輸送機
3、
斗式提升機
