带式输送机软启动方式的分析与优化选择

带式输送机软启动方式的分析与优化选择

【摘要】详细阐述国内外带式输送机常用的软启动装置，调速型液力偶合器，变频调速装置，电软启动，CST系统，液压马达及BOSS系统等的结构，工作原理和特点，通过比较，调速型液力耦合器除完全满足带式输送机软启动要求外，更具有优良的性价比。

【关键词】带式输送机；软启动；效率；性价比

目前长距离，大运量，大功率带式输送机使用频率日益增加，所以国内外相继开发了多重不同的软启动方式，像CST系统和变频调速及调速型液力偶合器等等。不同的软启动装置有各自的优势并在不同阶段和环境下满足了应用需求。本文针对几种典型的软启动装置应用选择中主要几方面进行系统的比较分析，研究讨论了在不同的情况下选择适合的软启动方式，使工程设计最优化。

一、调速型液力偶合器

1） 工作原理：

调速液力偶合器，是液体联轴装置，它凭借液体作为介质来传递动力并实现无级调速的。将工作油充满调速型液力偶合器密封的空腔中并且使泵轮和涡轮对称布置其中。在输入轴转速不变的情况下，通过对液力偶合器工作腔中工作油的充满度的改变来改变输出轴的转速，实现无极变速。当导流管管口与旋转轴线位置靠近时，工作油最大程度的充满偶合器工作腔，输出轴转速达到最高；而当导流管管口与旋转轴线位置远离时（即插进导流管），与之相反（即：油环达到最薄，工作油在工作腔中充满度最小，输出轴转速也就最低。

2） 优劣势：

优点是启动时间可按带式输送机的启动要求任意调节；输送机启动加速度在一定范围内（0.1～0.3m/s），防止输送带启动张力过大；可使输送机滞后于电机缓慢启动，缩短了电动机整体启动时间；可实现多机功率平衡，平衡精度可达±5%；冲击小，保护电动机及输送机主要部件不会因过载而损坏；输送机的遥控和自动控制操作较为简便；寿命长，噪音小，工作环境好；经济实用；结构简单可靠，无机械磨损。

缺点是启动性能稍差些；有些许滑差，约2%左右；需要空间较大；散热不好。

二、变频调速装置

变频调速装置主要由功率器件—IGBT绝缘栅极可控晶体管，控制器与电控器组成。工作原理：通过控制器来调节功率器件中的绝缘栅极，使进入功率器件

的交流电源的频率发生变化.

优点：启动时调速精度高范围大，可变速运行。

缺点是：控制较为复杂，维护困难，使用要求高，尤其对环境温度及清洁度；电动机不可空载启动；频率的改变，对电源有一定污染；井下使用时，功率器件的散热是个难题。

早期工程中，很少在煤矿井下使用变频调速装置，因为由于当时科技和生产先进程度的，防爆产品依赖进口，价格昂贵且备品备件要求进口，事故处理依赖外国公司。目前，随着国内的工业科技进步，上述问题得到了解决，因此目前软启方式中变频调速装置应用得到普及。

三、电软启动

电软启动控制器电动机的启动电流用软启动交流调压方式进行，开关反为关联的晶闸管组，然后输送机在电动机的带动下平稳达到额定转速。启动时，电软装置以预先设定的启动加速度控制触发器移相，使其开始移相，输出电压由晶闸管导通，在要求的启动时间内，电动机从开始启动到移相触发器逐渐移到0度（由180度开始），同时软启动控制器的输出电压也逐渐上升到额定电压，这样电动机的转速也逐渐达到额定转速，然后旁路接触器吸合，晶闸管组输入，输出短接，启动完成，装置开始正常运行。

优点：需要空间下，经济实用，适用便捷并可应用于顺槽可伸缩带式输送机。

缺点：1.调压，调速用于恒转矩负载时，差动功率损耗大，效率低；2.受谐波影响，一般选用增加20%～40%的电机容量；3.启动瞬间会有输送机的瞬时冲击；4.满载启动性能差；5.不能平衡功率也不可进行无极调速；6.不可空载启动。

四、CST系统

随着大型带式输送机的应用越来越多，美国道奇公司专为门其研制了配套的集离合和调速于一体的集减速器，作为其驱动装置。由多级齿轮减速器，湿式，线形离合器，液压系统及控制系统组成合而成。多个动片和静片交叉，叠合组成湿式，线形离合器，动片组与静片组分别经外齿花键与行星轮系的内齿圈连接和内齿花键与减速箱上的轴套相连，环形液压缸操作离合器的动作。CST系统最大的优势是可以平稳的使大惯性负载启动，如重载带式输送机就是通过改变加在离合器上的液压压力，CST的输出力矩也随之改变。

优势：1.启动平滑，高达99%的传动效率；2.胶带张力稳定，可取较低的安全系数；3.可调验带速度为10%～99%；4.可达到功率平衡；5.保护功能可靠，安全。劣势：适用空间较大

五、BOSS系统

该系统适用于带式输送机单机200～500KW的可控系统，专门用于重型带式输送机设计应用。

优势：启动平缓稳定，可输出恒定扭矩，加速度均匀；非常安全可靠，维修保护便捷；原有启动性能得到很大改善；高速轴上设有摩擦片设容易控制，很好的实现功率平衡；与逆止器和制动器的配置灵活，方便。

劣势：运行过程中极大发热量使传动效率较低，不可实现无极调速；要求多驱动功率平衡时，摩擦片会产生磨损，寿命低；无法实现真正的空载启动；要求较高质量的润滑油，价格昂贵，经济性差；复杂的液压及控制系统；在高速轴时，控制系统难以准确控制离合器片。

从性能和价格俩方面对各种软启动方式作比较，见下表1，2

综上所述大型带式输送机有多种软启动方式，但他们的性能，适用范围，环境以及价格等方面，差异是非常大的。在项目中，我们究竟选择哪种软启动方式，要根据具体项目的条件和要求来定。从我公司设计和报价的经验来看，在用户没有特别要求的情况时应优先选用国产调速型液力耦合器，它不但完全能满足大型带式输送机软启动要求，而且较其他软启动方式还具有较高性价比，应用技术成熟并且经济实用，维修简单等多种优势。

参考文献

[1]于学谦.矿山运输机械（M）.徐州：中国矿业大学出版社，1998.

[2]金丰民.带式输送机实用技术.北京：冶金矿业出版社，2012.

[3]宋伟刚.散状物料带式输送机设计.沈阳：东北大学出版社，2000.