基于煤矿带式输送机驱动部的启动控制

冯海兵

摘要： 带式输送机是煤矿最理想的高效连接运输设备。随着我国高产高效矿井的出现，原有的带式输送机无论是主参数还是运行性能都不能满足其要求，必须向长距离、高带速、大运量、大功率的方向发展.只有解决了带式输送机驱动部启动的关键技术，才能制造出满足市场需要的输送机。

关键词： 带式输送机；驱动部；启动；关键技术

1.1 前言

我国煤矿用带式输送机从八十年代末期以来有了很大的发展，输送机产品系列不断增多，从定型的SDJ、SSJ等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列，并对其关键技术及主要元部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了多种软起动和制动装置及以PLC 为核心的可编程电控装置。

1.2 矿用可伸缩带式输送机驱动部类型

我国煤矿采煤工作面的顺槽输送原煤主要使用可伸缩带式输送机，该种机型设有储带仓，机尾可随采煤工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可不设基础，直接在巷道底板上铺设，也可悬吊在巷道的顶板上，机架轻巧，拆装十分方便，输送带一般采用整芯带，用机械接头联结，当输送能力和运距较大时，可配中间驱动装置来满足要求。

带式输送机的工作原理是电动机通过液力偶合器（或弹性联轴器）将扭矩传递给减速器，减速器带动传动滚筒旋转，借助于滚筒与输送带间的摩擦力，使输送带运动。驱动部是带式输送机的动力来源。一般来说，使用最少数量设备的最简单的驱动部是最好的驱动部。

1.3带式输送机的启动

基于对矿用带式输送机大型化与高可靠性要求，对设计者和制造者都提出了更高的要求，只有解决了带式输送机的关键技术，才能制造出高性能、高可靠性的大型带式输送机。其关键技术为：

1.3.1动态分析技术

建立带式输送机的输送带在起动和停机过程中的动力学方程，求解输送带上不同点随时间推移所发生的变化，找出变化剧烈的张力波可能造成的破坏，这就是带式输送机的动态分析。它是当今世界的高新技术。采用动态分析技术进行设计，不仅可实现优化设计，降低设备的投资费用，而且还提高设备运行的可靠性。在国外，德国、前苏联、美国等，都对动态分析技术进行了深入的研究，取得了可喜的成果，有的已在实际工程中得到应用。在国内起步较晚，应用动态分析技术来对大型带式输送机进行优化设计，最直接、最明显的经济效益——较大幅度地降低了输送带的安全系数，安全系数最小可达4.8，这对国内常规标准设计来说是不可想象的，目前国内即使已使用了可控启动装置，其安全系数也只能取到8左右。在满足安全运行的条件下有效地降低输送带的强度等级与各元部件的重量（输送带费用约占大型带式输送机费用的35～45%），大大地节省了设备费用。例如国内某矿使用的一条大型带式输送机的主参数为：L=5400m、B=1.2m、Q=1200T/h、V=3.5m/s、H=90m、N=4×500kW。由于是按照国内常规标准设计，即使已使用可控启动装置，安全系数也只能取为8.02，只能选用ST3500的钢丝绳芯强力输送带。如果该矿的带式输送机采用动态设计，光输送带这一项就可节省费用600多万元，经济效益相当可观。掌握动态分析技术，不仅可使我国带式输送机技术水平有一个质的飞跃，还可带来巨大的经济效益。

1.3.2可控启动技术

大型带式输送机的启动，一定要有一个足够的时间，使启动加速度保持在允许范围内。运距越长、带速越高、输送量越大，启动时间就需越长。假如没有足够的启动时间，输送带初张力会下降，最大可下降50%左右，就会丧失输送带与传动滚筒保持正常传动所需的张力比，造成输送带在传动滚筒上打滑而不能启动。启动是一个加速过程，加速度值由零增到最大又下降至零，输送带发生粘弹性变形，处于不稳定状态而产生动张力。当带速越高、启动时间越短时，启动加速度与输送带变形就越大，因而动张力也就越大，造成巨大的瞬时冲击，就会损坏输送带与其它元部件。因而必须对启动时间加以控制。可控启动时输送带张力波动极小，启动平稳。可控启动就是我们平时所说的软启动，即在设定的启动时间内，通过控制输送带启动加速度值，来确保输送机按所要求的启动速度曲线平稳启动，并达到额定速度；同时使启动电流与启动张力控制在允许范围内。

因而必须对启动时间、启动加速度进行控制，启动时间与启动加速度应根据带速、运距、输送量等参数来确定，根据我国有关标准规定，启动加速度不得大于0.3m/s2。采用可控启动，可使输送带初张力下降大为减少，仅下降不到10%，可以保证输送带不打滑。可控启动技术是大型带式输送机的关键技术，已成为带式输送机是否达到技术先进的标志之一。通过电控与可控启动装置组成的闭环调节系统来完成带式输送机的可控启动，选择哪一种可控启动装置，除了考虑技术性能外，还必须考虑其经济合理性。

然而，驱动部有时还需配置一些特殊用途的设备，用来改善输送机的启动和制动性能。如近几年来，国内外相继开发成功了多种形式的软起动装置：如液粘性软起动装置（BOSS系统、CST）、液力型软起动装置（调速型液力偶合器）等。装有CST的输送机驱动部由电动机、减速器（或CST）、偶合器以及联轴器组成。驱动部形式可分为落地固定式、单点浮动支撑式以及与直接安装在机头部的挂靠式。这里使用的CST离合器安装在低速输出轴上，它能够实现交错的空载电机启动，可以最大程度减少供电系统的电压降；实现运输机软启动，可以给所有的驱动部件最小的应力；为运输机满载时的重载启动提供最大的总扭矩输出；并且由于冲击载荷被吸收，可以大大减少传输装置等部件的磨损。

1.3 结语

综合各种软启动系统，从造价、满足带式输送机使用要求、调速性能、运行可靠性、经济性等方面比较，液力调速装置相对有更多的优点。随着我国对液体粘性软启动装置的自主研制的开展，液体粘性软启动驱动方式将会得到更广泛的应用，是带式输送机启动系统未来的发展方向。

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参考书目：

（1） 王阿根 编著 电气可编程控制原理与应用 清华大学出版社 2010年

（2） 赵宏珠主编 采掘机械 煤炭工业出版社 2007年

（3） 韩文东、王登贵主编 综采运输机械使用与维修 煤炭工业出版社 2008年

（4） 宋密科主编 煤礦供电技术 煤炭工业出版社 2008年

（5） 李峰、刘志毅主编 现代采掘机械 煤炭工业出版社 2006年