史文超

(山西汾西同達(dá)工程設(shè)計(jì)有限公司，山西 介休 032000)

帶式輸送機(jī)具有運(yùn)輸連續(xù)、運(yùn)量大、運(yùn)輸距離長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是礦井主要輸送設(shè)備。現(xiàn)階段礦井絕大多數(shù)帶式輸送機(jī)均采取軟啟動(dòng)方式，降低設(shè)備啟動(dòng)初期對(duì)供電電網(wǎng)造成沖擊，提高了帶式輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。如何選擇帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)方式是礦井生產(chǎn)過程中面臨現(xiàn)實(shí)問題，文中就礦井常用的液力耦合器、變頻軟啟動(dòng)方式進(jìn)行比對(duì)分析，以期為礦井選擇合理帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)方式提供參考。

1 帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)必要性分析

帶式輸送機(jī)啟動(dòng)過程時(shí)膠帶運(yùn)行速度從0提升至額定運(yùn)行速度過程，設(shè)備運(yùn)行加速度從0增加后逐漸降低至0。膠帶為彈性參數(shù)，當(dāng)帶式輸送機(jī)啟動(dòng)過程耗時(shí)越短，膠帶運(yùn)行時(shí)受到的張力、加速度越大，不僅會(huì)給膠帶帶來較大沖擊力，同時(shí)會(huì)給供電電網(wǎng)造成較大沖擊。適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)帶式輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，可以降低啟動(dòng)過程中對(duì)膠帶、供電電網(wǎng)沖擊，確保帶式輸送機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。

一般情況下帶式輸送機(jī)加速度控制在0.3m/s2，一些重要位置帶式輸送機(jī)就加速控制在0.1m/s2，具體礦井常用的帶式輸送機(jī)不同帶速下的最小啟動(dòng)時(shí)間規(guī)定見表1。增加皮帶輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，可以降低設(shè)備啟動(dòng)過程中瞬間電流過大而對(duì)供電電網(wǎng)造成較大沖擊，避免驅(qū)動(dòng)電機(jī)損壞。

表1 不同帶速下的最小啟動(dòng)時(shí)間

2 礦井常用帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)方式分析

2.1 液力耦合器

該裝置結(jié)構(gòu)包括有控制系統(tǒng)、渦輪以及泵輪組成，通過液力傳遞驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩。具體工作原理為：通過與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連接的輸入端運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)裝置內(nèi)液體做運(yùn)轉(zhuǎn)，從而形高速運(yùn)行液流，帶動(dòng)渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)，渦輪帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出力矩。通過采用液力耦合器可以使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)機(jī)械特征軟化，從而改善驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)特性，增加啟動(dòng)力矩。礦井常用的調(diào)速型液力耦合器，結(jié)構(gòu)見圖1，其工作時(shí)用電磁閥控制液壓油路開、閉，通過控制工作腔內(nèi)部液壓油量，控制耦合器輸出端力矩及轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。液力耦合器運(yùn)行可靠、操作及后續(xù)維修較為簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，設(shè)備價(jià)格便宜，但是該液力耦合器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)速范圍大、傳遞功率較差等，在現(xiàn)場(chǎng)通常需要配置冷卻系統(tǒng)對(duì)耦合器進(jìn)行降溫，通常將其布置在對(duì)礦井帶式輸送運(yùn)輸系統(tǒng)影響不大的帶式輸送機(jī)上。

2.2 變頻調(diào)速

主要通過變頻器控制輸出電流頻率來控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)。變頻器結(jié)構(gòu)包括有控制回路、主回路，控制回路包括有微處理、驅(qū)動(dòng)、控制以及檢測(cè)等功能模塊；主回路包括有整流、濾波及逆變等電路模塊。變頻器工作時(shí)通過IGBT晶閘管來調(diào)整輸出電流頻率、電壓，從而達(dá)到控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行速度。

圖1 調(diào)速型液力耦合器結(jié)構(gòu)示意圖

具體礦井最為常用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)+變頻器+減速度+驅(qū)動(dòng)滾筒組合方式見圖2。當(dāng)變頻器輸出的低頻率電流時(shí)，為了確保驅(qū)動(dòng)電機(jī)有足夠的輸出扭矩，通常需要增大電流來保證，當(dāng)帶式輸送機(jī)在低速重載運(yùn)行時(shí)，采用的變頻器無法有效降低電能消耗。

圖2 礦井帶式輸送機(jī)變頻軟啟動(dòng)常用組合方式

將變頻器應(yīng)用到帶式輸送機(jī)上，具有調(diào)速范圍寬、許用功率大，帶式輸送機(jī)運(yùn)行速度從0增加到設(shè)計(jì)值速度調(diào)節(jié)較為平緩，具有較高的傳動(dòng)效率。但是也存設(shè)備費(fèi)用高昂、變頻過程中產(chǎn)生的諧波對(duì)供電電網(wǎng)有一定污染等問題。

2.3 兩種軟啟動(dòng)方式對(duì)比

具體礦井常用的兩種軟啟動(dòng)方式工作特征見表2。

表2 液力耦合器、變頻器兩種軟啟動(dòng)方式工作特征

對(duì)礦井帶式輸送機(jī)常用的液力耦合器、變頻器軟方式進(jìn)行分析，帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)方式確定需要綜合考慮帶式輸送機(jī)載荷、輸送距離、運(yùn)行工況、投資額定等。選用的帶式輸送機(jī)啟動(dòng)方式應(yīng)在滿足設(shè)備使用、功能前提下，盡量減少設(shè)備投入。

1)對(duì)于礦井運(yùn)輸有較大影響，同時(shí)輸送距離長(zhǎng)、運(yùn)載量大、裝機(jī)功率高等條件下的帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)時(shí)推薦采用變頻調(diào)速方式；

2)對(duì)于輸送距離短、運(yùn)量小及對(duì)礦井運(yùn)運(yùn)輸系統(tǒng)影響較小的帶式輸送機(jī)，為了降低礦井生產(chǎn)投入，推薦選用液力耦合器。

3 總結(jié)

帶式輸送機(jī)不同軟啟動(dòng)方式具有其各自的應(yīng)用特點(diǎn)，在確定軟啟動(dòng)方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)帶式輸送機(jī)運(yùn)行條件、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境、投資額定等綜合確定。采用液力耦合器方式方式可以有效降低設(shè)備初期投入，但是也存在傳動(dòng)效率差、使用費(fèi)用高等問題；變頻啟動(dòng)方式雖然現(xiàn)階段是礦井帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)采用的主流方式，但是在重載啟動(dòng)時(shí)存在對(duì)供電電網(wǎng)沖擊大，電機(jī)工作電流高等問題，同時(shí)設(shè)備價(jià)格較為昂貴。