1、前言
    為了適應現代化礦井高產高效的發展，帶式輸送機目前正朝著高速度、大運量、大功率、長距離的方向發展…，而作為帶式輸送機關鍵技術之一的驅動技術，對整機的性能至關重要。尤其對于大型帶式輸送機，驅動裝置應能使輸送機平緩啟動，盡可能減少啟（制）動加速度，減少動張力，以延長整機和膠帶壽命，并且穩定運行時效率高，能耗少。
    軟啟動裝置具有以上特性。常見的軟啟動系統分為機械類、機電類和電氣類3種。
    機械類軟啟動：調速型液力耦合器，液體粘性軟啟動裝置，液壓馬達周轉齒輪系統等；
    機電類軟啟動：可變速直流啟動、繞線轉子電機驅動、CST裝置等；
    電氣類軟啟動：SCR軟啟動器、變頻器、PSI系列固態降壓軟啟動等。
    本文著重對大型帶式輸送機幾種典型軟啟動裝置（包括調速型液力耦合器，液體粘性軟啟動裝置，CST裝置，變頻調速裝置）的結構、工作原理以及優缺點等進行了詳細的比較和分析，并根據現場應用情況，指出了各種軟啟動裝置在使用中存在的問題，提出了各種軟啟動裝置選型和使用建議，從而為用戶合理選擇和使用軟啟動裝置提供參考依據。
2、調速型液力耦合器
    調速型液力耦合器是通過調節工作腔液體的充滿度來改變輸出轉速和轉矩圓。
2.1工作原理
    其主要由泵輪、渦輪、旋轉外殼和導管等組成，結構原理如圖l所示。
    泵輪5通過輸入軸3與電動機相連，渦輪4通過輸出軸7與減速器相連；泵輪5和渦輪4均為具有徑向直葉片的葉輪，由泵輪5和渦輪4葉片的凹腔部分所形成的空腔稱為工作腔，導管6設在輔助腔l中，其開度及頂端與旋轉外殼間距的百分值可調節。
    工作時，耦合器工作腔內沖入定量的工作液，當輸入軸帶動泵輪旋轉時，葉片帶動工作液旋轉，由于離心力的作用將會使工作液沿泵輪內側流向外側，形成高壓高速環流沖擊渦輪（即將機械能轉換為液能），使渦輪隨泵輪同向轉動。而工作液在渦輪中由外側流向內側的過程中減壓減速，又將液能轉換成機械能，通過輸出軸帶動減速器工作。周而復始，實現了從電動機到減速器之間的能量傳遞。而通過調節輔助腔中導管的開度，可以改變工作腔中的充液量，從而可實現對輸出力矩和轉速的無級控制和調節。
2.2主要優點
    (1)可以保證輸送機起動加速度值在0.1-0.3m/s：范圍內；(2)既能使電動機空載起動，又能實現滿載啟動；(3)用于多機驅動時，可以實現多機功率平衡，平衡精度為±5%; (4)易于實現輸送機遙控和自動控制；(5)沒有電控系統，故障率低；(6)能實現多機順序起動，減少對外界電網的沖擊；(7)操作簡單，性價比高。
2.3主要缺點
    (l)軟啟動性能較液粘方式稍差；(2)輸入與輸出軸不能同步運行；(3)安裝精度高，電機，耦合器和減速器要求同心度非常高；(4)調速精度和傳動效率不及變頻調速和CST; (5)電機啟動電流仍然較大（5～8倍額定電流）。
3、液體粘性軟啟動裝置
    液體粘性軟啟動裝置是集機、電、液于一體的新型裝置，其傳動機理是基于牛頓內摩擦定律，利用粘性油膜原理，在動、靜摩擦片之間傳遞動力，通過調節摩擦片的間隙改變傳動力矩、輸出轉速。
3.1工作原理
    其結構主體由主、從動軸，動、靜摩擦片，控制油缸，殼體，彈簧及密封件等組成，結構示意圖如圖2所示。
    輸入軸l的一端與電動機相連，另一端與太陽輪9相連，靜摩擦片4與殼體2相連，動摩擦片5與差動的內齒圈6相連，控制油缸2用于控制動、靜摩擦片5和4之間的距離。
    開始T作時，輸入軸帶動太陽輪旋轉，太陽輪驅動行星輪，從而行星輪帶動內齒圈自由旋轉，由于動、靜摩擦片之間存在較大的間隙，因此，動摩擦片將隨內齒圈差動空轉，而此時，輸出軸保持靜止。隨后，通過控制油缸的作用使動、靜摩擦片之間的間隙逐漸減小，由于兩者之間潤滑油膜粘性剪切力的存在，將使靜摩擦片隨著動摩擦片一同旋轉。當改變控制油缸中油壓大小時即可調節動、靜摩擦片之間油膜的厚度，進而改變靜摩擦片輸出轉速和轉矩的大小，實現輸送機的可控軟啟動。
3.2主要優點
    (1)具有無級調速和驗帶功能；(2)輸送機過載時，能夠實現自動過載保護；(3)電動機可以空載啟動，從而減少對機械和電器設備的沖擊；(4)多電機驅動功率相互平衡，不平衡度不超過3%; (5)能夠實現可控減速，減速時間可長于自然停車時間，降低膠帶張力；(6)具有主、從動軸同步運行，傳動比1的特點；(7)與電動機具有良好的匹配特性，可以充分利用電機的最大轉矩實現負載的軟啟動。
3.3主要缺點
    (1)摩擦片磨損嚴重，發熱量大；(2)使用油液傳動，易因漏油污染環境；(3)電液系統較復雜，維護要求較高；(4)制造和維護成本也較高。
4、CST裝置
    CST裝置是由美國DODGE公司研制開發的一種新型機電一體化產品。
4.1工作原理
    其主要由輸入部分、輸出部分和離合器組件三部分組成。輸入部分由一對傘齒輪及一對斜齒輪組成。輸出部分由太陽輪、行星輪及環形齒圈組成，行星齒輪架與輸出軸相連。離合器組件由兩組帶槽的離合片組成，靜摩擦片與機殼相連，動摩擦片與環形齒圈相連，其結構原理如圖3所示。
    電機啟動后，帶動輸入軸1轉動，經齒輪2、3傳到行星輪系的太陽輪10后，由于輸出軸6和行星架7相連，環形齒圈4與離合器的轉動摩擦片5相連，靜止摩擦片8與活塞相連，當連接離合器組件的液壓缸不加壓時，轉動摩擦片和靜止摩擦片之間有較大的間隙，轉動摩擦片可以自由轉動，行星輪只能白轉，輸出軸則保持靜止狀態。當電機達到額定轉速后，通過液壓缸向離合器組件加壓，使離合器接合，從而帶動負載啟動。
    需要指出的是：CST裝置的傳動原理與液體粘性軟啟動裝置基本相同，只是后者的液粘離合器設置在減速器的高速軸上。
4.2主要優點
    (1)可使電機的功率和尺寸減小到最小，減少初期投資；(2)啟動平穩，傳動效率高；(3)可以實現低速驗帶和多機功率平衡功能；(4)可精確控制輸送機的運行狀態；(5)具有過載保護功能；(6)在輸送機短時停車時，可以不停電動機；(7)能夠實現多臺電機分時空載啟動，大大減小啟動電流對電網的沖擊。
4.3主要缺點
    (1)調速系統與減速器合為一體，體積大；(2)控制系統復雜，制造難度大；(3)對潤滑油的質量要求高；(4)維護復雜，費用高。
5、變頻調速裝置
    隨著變頻控制理論的不斷發展，變頻技術在國民經濟中得到了越來越廣泛的應用，被認為是一種最有前途的交流調速方式。
5.1工作原理
    變頻調速裝置主要由智能控制電路、整流電路、濾波電路，逆變電路、CPU及附件等組成。其原理如圖4所示。
    整流器將工頻交流電（50Hz或60Hz）變換成直流電，脈動的直流電壓經平滑濾波后在智能控制電路的調控下，用逆變器將直流電再逆變為電壓有效值和頻率均可調的三相交流電源，輸出到需要調速的電動機上。，為交流電源頻率、p為電動機極數、s為轉差率）可知：電動機轉速與交流電源頻率成正比關系。因此，只要控制頻率變化范圍和時間，即可使輸送機按照設定的速度曲線平穩起動，實現軟啟動。
5.2主要優點
    (1)真正實現帶式輸送機軟啟動，并且軟啟動、軟制動性能好；(2)調速精度高；(3)不存在漏油問題；(4)能夠實現多臺電機驅動時的功率平衡；(5)可以變速運行，調速范圍寬；(6)安裝方便，維護量小且操作簡單；(7)由于功率因數運行時高達0.99，節能效果明顯，因此，列為國家節能減排措施之一。
5.3主要缺點
    (1)對環境溫度及清潔要求高；(2)變頻器的輸入、輸出側若不加電抗器或抗干擾裝置，將對電網有所污染；(3)在礦井下使用時，散熱及防爆問題較難解決；(4)價格昂貴，控制復雜，使用維護要求高。
6、結論
    分析現場使用情況，調速型液力耦合器被選用的次數最多。但使用過程中存在運行油溫偏高，以及漏油等問題。因此，建議在使用過程中，油箱內的油不要過多，并及時清理冷油器內的污垢，及時檢查更換損壞元件。同時，建議在軟啟動性能要求不高的中型帶式輸送機上選用，而對于礦用帶式輸送機，最好單機功率在500kW以下。
    液體粘性軟啟動裝置應用并不十分普遍，且在使用中發熱量非常大，經常出現溢流閥調節不靈活，以及油溫過高等現象。因此，建議在使用過程中，選用能夠適應更高溫度的優質油種，并及時清洗油雜質和換熱器。同時，建議應用于調速精度要求比較高的大型帶式輸送機上。
    CST裝置在煤礦井下得到了廣泛的應用。但在使用過程中，故障率相當高，主要原因是此裝置對日常維護要求非常嚴格，所以，維護費用非常高，而一般用戶不會完全按照廠家的要求進行維護。因此，建議在使用過程中，根據自身情況進行現場分析，總結出實際經濟的維護周期，以達到節省費用的前提下盡可能保證裝置正常運行的目的。同時，建議資金充足，場地允許的用戶選用，尤其是距離較長，線路復雜，單機功率大于500kW的帶式輸送機。
    變頻調速裝置在使用過程中，存在噪聲及發熱等問題。因此，建議電抗器與變頻器不共用同一個箱體，且要保持安裝地點通風良好，選用性能良好的保護元件，合理設置各項參數。同時，建議地面上運距長、運量大、功率大的帶式輸送機選用。
    總之，各種軟啟動裝置各有特點，用戶在選擇時，應根據觀場情況，除滿足功能要求外，同時綜合考慮經濟實用、穩定可靠、安裝方便等。


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