煤矿用带式输送机软启动技术及其应用

边亚峰 王锦华

摘 要：本文主要探讨了软启动技术及其在煤矿用带式输送机中应用的相关问题。文章首先从四个方面分析了软启动技术应用于带式输送机中的优势，然后简要分析了调速型液力偶合器、交流变频调速装置、CST 可控驱动装置以及机械式软启动装置这四种常用的软启动装置的优缺点，最后探讨了软启动技术在煤矿带式输送机的具体应用。

关键词：煤矿生产；软启动技术；带式输送机

1 带式输送机中的软启动技术的概述

在满载的情况下，如果带式输送机要想克服自身的惯性而实现平稳停车或启动就需要应用软启动技术。从而在运行的过程中降低启动时对于输送带与机械传动系统的冲击，延长输送带、减速器等部件的使用寿命等。

1.1软启动技术应用于带式输送机中的优势

带式输送机在煤矿生产中承担着重要的运输作用，软启动技术的应用对于煤矿的运送有重要的意义，其优势主要体现在以下几个方面：

首先，软启动技术能够改善带式输送机的启动方式。启动方式的选择对于带式输送机的运行有重要的影响，软启动技术提供了限流、全压及双斜坡等启动方式。使煤矿生产过程中能够以电网的实际与生产的需要来选择理想的启动方式。

其次，软启动技术能够保护系统的安全。软启动能够实现多种保护操作，利用过压保护、短路保护、失压保护等功能在系统出现操作故障的时候提供必要的保护措施。另外，其还可以实现故障的自我诊断、排查等功能，为系统的检修提供巨大的便利。

再次，软启动技术有助于节能目标的实现。煤矿用带式输送机的运作需要消耗大量的电能，软启动技术能够通过自适应控制来自动调整电机的转速，使得电机功率因数得到提升，从而降低电机的功率损耗，达到节省能源的效果。

最后，软启动技术能够延长带式输送机的使用寿命。通过软启动技术，电机在启动的过程中机械应力会大大降低，传动元件承受的机械冲击更小，从而使其在使用的过程中的损耗降低，有助于维持带式输送机的性能，延长其使用的寿命。

1.2常用的软启动装置

在煤矿用带式输送机中应用软启动技术必须要通过特定的软启动装置来实现，当前常用的软启动装置主要包括调速型液力偶合器、交流变频调速装置、CST 可控驱动装置以及机械式软启动装置。

一是调速型液力偶合器。调速型液力偶合器能够在电动机转速不变的情形下通过控制工作腔出口流量大小，或者是偶合器上勺杆的位置来达到带式输送机的平稳启动，实现无级调速。它的优点在于可靠性高、方便于操作和维护，而且技术也较为成熟，并且价格低廉。其缺点则在于有效调速范围比较有限，可控启动效果需要进一步提高，同时在使用的过程中功率损失相对较大，从而降低整个传动系统的效率。

二是交流变频调速装置。该装置主要通过对于进入功率器件的交流电源频率进行控制来达到控制电机速度和调节启动速度的目的。在国内，智能变频调速装置的研发备受重视，是适合带式输送机软启动的关键装置。其优点在于可以满足多电机驱动功率平衡的需要，还可以依据现场情况来进行启动时间的设置，同时也能够有效地降低输送带带强。更重要的是通过与煤流传感器进行配合使用还能够自动调节输送带速度，在节省电力的同时降低输送带的磨损。虽然从性能上看交流变频调速装置有着无可比拟的优势，但是在推广应用上还存在一定的困难。一是井下的散热条件满足不了IGBT发热量的要求；二是设备更多要依靠进口，价格和维护成本高，影响煤矿生产的经济效益。

三是CST可控驱动装置。CST是由美国企业研制机电一体化傳动系统，它主要包括电液控制、机械传动、冷却控制、油泵以及风冷热交换器五个部分，集离合、减速和调速等功能于一身。CST可控驱动装置最为突出的优点在于具有优良的紧急停车性能，并且在出现突然断电的情况下还能进行可控停车，它不但调速精度高，而且拥有很宽的调速范围。其缺点则在于拥有极其复杂的控制系统和内部结构，因而体积较为庞大，需要占用很大的井下空间；同时其在经济性也不高，需要进口不仅价格昂贵，而且维护成本高昂。

四是机械式软启动装置。BEST软启动装置是机械式软启动装置中代表，其在工作原理上与CST有一定的相似性，它主要在行星减速器内齿圈的控制上做出了改变，将湿式离合器变成了小电机的机械传动控制，用变频器对小电机转速进行控制。这样的改变使其维护成本相较于CST大大降低，但却在一定程度上牺牲了调速的精度。同时由于增加了机械传动系统，其在使用中需要占用更大的井下空间。

2 软启动技术在煤矿带式输送机的应用

软启动技术对于煤矿用带式输送机具有巨大的保护作用，其在煤矿生产中的广泛应用是必然的趋势。软启动技术在煤矿用带式输送机中的应用应该进行科学的方案设计。

首先，要充分考虑应用的要求。在煤矿生产中，带式输送机软启动技术的应用必须结合本煤矿生产的实际，对于各个方面的因素进行考虑，以满足应用中的各种要求。一是考虑电网的安全要求，启动电流不能对电网造成巨大的冲击；二是如果出现紧急停车，软启动技术能够让带式输送机实现满载启动；三是要能够满足双电机带动传动滚筒同步的要求；四是要能够带速可调整的要求；五是要具有经济性，初期的投资成本以及后期的维护成本不能过高，要拥有较高的性价比。

其次，进行变频器主从控制的设计。在变频器主从控制设计中，可以采用两台变频器，任意一台为主机，另一台作为从机。通过变频器来独立控制电机转矩，主变频器和从变频器的通讯通过光纤来保障。变频器还应该给电机提供相序、缺相、过载以及启动过流等保护功能；在软启动器面板还应该提供软启动的初始电压、软停时间、启动电流以及脉动突跳启动等功能的可调控制参数。

最后，变频器的选型。在变频器的选型中需要考虑到多个不同的因素。如果需要连续运行，在选择变频器的时候要确保其额定输出电流大于电动机的额定电流；选择变频器时要保障其容量能够满足短时间加减速的相关要求；变频器容量还要考虑大惯性负载启动；变频器容量还必须能够满足频繁加减速运转的要求。

总而言之，如何确保生产过程中带式输送机的安全对于煤矿生产而言至关重要。软启动技术可以有效地防止带式输送机在运行的过程中出现各种故障，在确保煤矿安全生产的同时还能够有效地提高煤矿运送的整体效率。通过软启动技术进行研究，并探讨其在煤矿用带式输送机应用中的各种可能性，对于煤矿生产的发展而言具有重要的意义。

参考文献

[1]马树焕；软启动装置在矿用带式输送机上的选用分析[J]；煤矿机械；2015年12期

[2]杨红；高压软启动在煤矿带式输送机中的应用[J]；内燃机与配件；2018年12期

[3]王法庆；矿井带式输送机软启动技术研究与应用[J]；山东工业技术；2017年11期