井下带式输送机软启动装置的选定

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摘要 本文简要探讨了带式输送机软起动装置的基本要求，并根据实际的使用情况，对比了井下带式输送机常用的几种软起动装置的优劣及其性能特点。
关键词 带式输送机；软起动装置；调速性能
中图分类号TD4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）85-0158-02
三河尖矿井下主运带式输送机配备软启动装置的输送机共计4部，其中有3部使用调速型液力偶合器实现软启动，有1部通过使用变频调速装置。本文就此两种软启动装置的若干问题进行探讨。
1 带式输送机软启动装置的基本要求
实践证明，带式输送机是一个弹性体，无论是静止或运行时，皮带都贮藏了大量的能量，在启动过程中，如果不加设软启动装置，所贮藏的能量将很快释放出去，在皮带上形成张力波并迅速沿着皮带传输出去，过大的张力波极易引起皮带被撕断。
带式输送机的软起动装置是为了确保输送机能够在所设定的起动时间内按要求实现平稳的起动，最终达到额定运行速度，并且能够使电机的起动电流和输送带的起动张力控制在允许的范围内。软启动装置并不是启动越“软”越好，根据实际情况来看带式输送机的传动滚筒阻力矩有90%转化为物料提升阻力矩，而当空载运行时的阻力矩仅为满载时的10%左右，所以太软的启动特性对输送机的满载启动非常不利，要求软启动装置能够提供可靠、平滑、无冲击的启动力矩，以减小动张力，改善带式输送机的受力状况，在多台电机驱动的情况下，使各驱动装置之间能够达到功率基本平衡，确保满足安全度。
2 各种软启动装置性能比较
2.1 调速型液力偶合器
调速型液力偶合器是一种软连接，可以改善带式输送机的启动性能，对减少电动机与负载启动的冲击具有很大的作用。液力偶合器是以液体作为介质来传递功率的一种传动装置。液力耦合器工作时，先由原动机（如电机、柴油机等）带动泵轮旋转，耦合器内液体介质在泵轮叶片的带动下，通过离心力作用，由泵轮内侧流向外缘，形成高压高速液流冲向另一端的涡轮叶片，涡轮便跟随泵轮作同向的旋转，然后液体由涡轮叶片的外缘向内侧被迫减压减速，然后再流入泵轮侧，从而形成一个完整的循环。实际上泵轮是将原动机的机械能转变为耦合器内液体的动能和势能，而涡轮则将液体的动能和势能又转变成为涡轮一侧的机械能输出到工作机（如减速箱、水泵等），从而实现功率的柔性传递。
该装置工作腔内的充液量可改变涡轮的转速，通过导管调节系统控制导管在工作腔中的位置，改变工作腔中工作液体的充液量，从而在原机转速不变的条件下，实现工作机的无级调速。
1）性能特点
（1）能实现原动机（如电机、柴油机等）空载启动，减少对电网冲击；
（2）多机驱动时，采用其功率调节功能，实现功率平衡，从而有效地避免局部电机过载，保护电机；
（3）投资少，控制简单，易于实现对工作机的控制，操作简便，降低了运行费用；
（4）隔离扭矩，减缓冲击；
（5）提高输送机使用寿命，减少噪声，改善了工作环境；
（6）结构简单可靠，无需特殊的保护，能在恶劣的环境下工作，基本上无机械磨损，使用寿命较长；
（7）用于需要调速的流体机械负载（如水泵、风机等）时，有显著的节能效果，节能率可达20%～40%。
2）主要缺点
（1）有滑差，效率损失2 %左右；
（2）发热量较大；
（3）单机功率大于500kW 时，工作性能不能满足输送机的工况要求。
2.2 变频调速软启动装置
变频调速软启动装置的主要原理是：高压软起动控制器的交流软起动部分是以反并联的三组大功率晶闸管作为控制模块，由功率器件—IGBT 绝缘栅极可控制晶体管、控制器与电抗器等组成。在电动机的起动过程中，可按用户选择的预设曲线对电机电压进行平滑调节，从而将电机的起动电流准确的控制在预定的范围之内。当电动机起动过程完成后，由高爆开关旁路吸合，短接软起动控制器，使电动机直接投入电网全压运行，所有的保护系统由高爆开关担任。当系统需停机时，按下停止按钮，高压软起动控制器再次自动进入系统。
1）性能特点
（1）起动时调速精度高，输送机启动系数可控制在1.05～1.1，启动加速度可以控制在0～0.05；
（2）高性能调速驱动，可调带速，调速范围宽，可以变速运行；
（3）能按照皮带机的S曲线实现软启动，控制精度高，延时设置准确；
（4）采用矢量控制、能实现双闭环控制、控制精度高、对多驱系统能实现功率平衡转矩一致，机械损伤小；
（5）低速性能好，对电网无冲击；
（6）会智能辨别显示故障类型、故障位置，并且时时存储；
（7）变频控制，启动电流小。
2）主要缺点
（1）不能短时间内频繁启动；
（2）对运输机开关上级电源稳定性要求较高；
（3）价格昂贵，维护成本较高。
3 结论
综上所述，两种软启动装置各有其特点，应用时应根据现场的实际情况，既要满足现场实际的功能要求，还要考虑实用性，并能达到通用、经济、合理、互换等要求。经过在三河尖煤矿井下实践使用，井下的3部使用调速型液力偶合器软启动装置的皮带输送机均维护量较小，而且安装，操作简单；新引进的1部使用变频调速软启动装置的带式输送机自安装以来使用可靠，且调速性能明显好于液力耦合器调速装置，但日常的电气维护任务较重，需要定期检查相应部件。总结可以一般得出：电机功率在2*160kW～2*500kW之间的带式输送机使用调速型液力耦合器比较合理，既能满足工作所需，还具有较高的性价比，维护也相对简单。电机功率在2*500kW以上，对输送机的可靠性要求较高时，带式输送机使用变频调速装置比较合理，控制精度高且可调速，且对电网无冲击，对带式输送机的保护具有很大的优越性。
参考文献
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