论煤矿井下胶带输送机驱动技术

陆鹏飞

【摘 要】笔者多年来一直从事煤矿井工作，结合自身的相关经验对煤矿井下胶带机的多种驱动技术进行了介绍，最常见的技术包括液力偶合、CST 、可控硅软启动等技术。通过认真的研究分析得出以下结论：现阶段煤矿井比较适合的胶带机驱动装置当属可控硅软启动器。

【关键词】胶带输送机；驱动；液力偶合器；CST；可控硅软启动器

0.引言

基于防爆要求的考虑，隔爆鼠笼型异步电动机广泛运用在煤矿井下胶带输送机之中。对于那些功率相对较小的设备，以前条件下都会进行直接全压启动，直到上世纪80年代，限矩型液力偶合器这一装置的出现。一些设备的电动机功率相对比较大，可以通过连接此种设备实现对电机启动时的振动与冲击进行有效的减少或者缓解。最近几年来，煤矿生产运输取得长足的进步，煤矿井下的机电设备，特别是胶带输送机已经朝着多样化的方式发展，最为常见的胶带输送机包含以下几种类别：（1）单机驱动；（2）多机驱动；（3）头尾驱动；（4）中间驱动。当前一些惯量比较大、变负荷的胶带输送机的软启动方式逐步开始转变，调速型液力偶合器开始得到运用，这一转变适应了煤矿经营发展的要求。另外一些设备则通过对CST以及一些变频调速装置的运用进行启动，但对于那些功率非常大的固态电子软启动器应用才刚刚进行起步，还未广泛采用。当前微电子及电力技术快速的向前发展，可控硅软启动技术横空出世，越来越受到广大用户的关注与好评，此种方式技术非常先进，性能稳定可靠。文章接下来将对胶带输送机的几种驱动方式进行具体的分析：

表 1 煤矿井下胶带机的多种驱动技术

1.胶带输送机驱动方式性能特点的分析比较

1.1可调型液力偶合器

现在带式输送机驱动控制设备普遍都采用可调型液力偶合器装置，主要有以及下几个优点：第一、软启动方式符合相关；第二、电机在空载的情况下进行启动，未对电网形成较大冲击，使带式输送机在进行启动时产生的机械冲击大大降低；第三、数台机械进行驱动时，有助于功率平衡的实现。相比起CST，造价较低，每台大约十多万元。缺点如下：耗能比较大，而且产生的热量较多，所以必须安装较为复杂散热设备，而且机械本身体积较大，占用空间较大，不便于维护保养，基建设费用较多、启动特性较差。

1.2 CST

CST这一驱动系统是专门为重载带式输送机量身定做的，专门用于其软启动、软停止，富含先进的机械技术、电器装置、液压功能以及尖端的微电子技术，能够对带式输送机进行良好的操控，所以，一些运输量比较大、运输距离比较长输送机驱动可采用CST驱动系统。CST主要由以下几个优点：

第一、带式输送机的启动或者停止的加速度能够按照一定要求为其所控制，启动、停止过程非常的平稳，所以带式输送机得各个结构或者部件的寿命将会大大延长。

第二、能够对带式输送机的速度、应力以及功率等相关信息进行反馈，所以CST能够对输送机速度、应力等进行非常精确的控制。

第三、配置有先进的湿式线性离合器，所以输出的转速能够进行大范围的调节，最低可调到10%，最高为100%，两者之间的都可以连续调整。

第四、湿式线性离合器能够为减速器及负载进行保护，能够使减速器避免遭受带式输送机所形成的冲击荷载的影响，又对最大传递力矩进行了有效的限制，有效地防止其对带式传送机的损害。

第五、CST所用电机启动方式按空载顺序进行的，所以电机的选择不是按照启动负载进行，而是根据运动负载进行的，大大降低了电机功率，延长了电机的使用寿命，除此之外，采用空载启动方式能有效降低对电网产生影响。但是CST的造价非常的昂贵，单台的花费就可以达到10万多美元。

1.3可控硅软启动器

可控硅软启动器工作原理如下具体阐述：

电机转矩的大小直接受加在定子端的电压的大小影响，跟电压的大小正比例相关，根据I=U/R可得，电机电流跟定子路端电压正比例相关，所以对加速度转矩和启动电流的限制可通过对定子端的电压的大小进行控制予以调整。因此，通过对可控硅的相位角进行调调节对电压进行控制。

软启动器主回路的电流和电压的调整是通过对三对反并联可控硅以及全数字控制技术进行控制的，最终完成电机的软启动。运行的时候，信号传递到软启动器之后，根据面板参数或者PC所接受的数据，微处理器对三相可控硅的导通角进行调控，最终让电机根据已经设置好的数值进行平滑启动。启动工作完成后，控制器会自动发出指令，随后路真空接触器开始运转工作，最后可控硅停止运转。

在我国，最具有典型代表性的可控硅软启动器当属中煤科工集团常州研究院有限公司和德国西门子公司合作研制成功的具有高科技水准的KDK4 矿用隔爆型软启动器，以下将分析其功能特点：

第一、德国西门子公司研制的全套可控硅及微处理器作为其核心部分，技术无论在国内还是在国外属于比较先进的，具有很强的抗干扰能力，性能非常的稳定可靠。

第二、运用了一系列的先进甚至尖端部件、技术。例如先进的电力电子器件、全数字控制技术，具有多项功能。另外，软启动时间可在0-18秒之间进行连续调节；起始电压可实现20%-100%之间调整；电流可在0.5—6I之间操控；停止时间可在1-20秒之内予以控制，结合负荷的实际情况操作员按预先给定的曲线平滑启动或者停止对电机进行控制。除此之外，软启动器配备有专门的PC接口，可以利用面板电位计、拨动开关对相关参数进行设计，同时也可运用PC接口对程序进行非常详细的设置，以便满足一些高标准的场合。

第三、能够对电机的端电压进行有力控制，一方面来讲三相交流电机启动过程中过大的加速转矩作用将不会对工作机械产生影响；另一方面讲大启动电流产生的冲击作用也不会对供电系统产生影响。加速转矩受到了一定程度限制或者控制，作用在被传送物体上的机械应力将会的大大的缓解，工作机械、传动装置相应的结构或者零部件的损耗将会大大减小，提高了机械设备工作的安全性能，有助于机械的维护和保养，同时机械设备的使用寿命也会大大增加。

第四、重载启动和压煤等现象将会不可避免的出现在胶带输送机等大惯性负载的运行的过程中，为了有效针对此种情况，软启动器对于此种情况专门设计了突跳启动脉冲，重负荷启动这一问题将会的得到有效解决问题。

第五、全启动器本身具有相对齐全自我诊断以及自我保护功能，能够对电源、温度、线路、电压、过在等故障进行有效地保护，所以不管是来自何方的干扰或故障，软启动器自身独有的保护功能都能很好地应对这些问题，运行也会变得更加安全可靠。

第六、结构相对比较简单，安装、操作以及后期的维护非常的简便快捷，它不但能够就地控制，还能够通过对可编程序控制器等远程控制设备进行远方操控。

根据负荷的实际情况，矿用隔爆型电机软启动控制器实现按原先设定的曲线平滑启动或者停止，这将对机械及电气冲击进行大限度的抑制，机电设备的的使用年限将会得到大大延长，传统的电机启动设备不具备此功能，可以此作为其替代品。

2.结束语

结合以上对多种胶带输送机驱动方式的分析研究得知，CST驱动技术先进，性能非常的稳定可靠，能够满足当前的胶带机的需要，但是造价高昂，让众人望而却步；隔爆软启动控制器技术先进、稳定可靠，具有极佳的调速性能，安装操作以及后期维护简便快捷，还具有稳定的自我诊断保护功能，总的来说性价比非常的高，这必将成为广大用户的选用品。 [科]

【参考文献】

[1]孙高峰.变频器在煤礦皮带机的应用研究，煤矿现代化[J].2010，6：102-103.

[2]张更业.变频器调速驱动系统在煤矿胶带机输送系统中上的应用.工矿自动化[J].2007，（02）：87-90.