1、前言
    由于帶式輸送機具有運行可靠、連續、高效、易于實現自動化和對地形適應性強等優點，已成為現代散狀物料連續輸送的主要設備。據有關資料介紹，在德國，帶式輸送機最高帶速已超過15m/s，萊茵褐煤礦有限公司福爾圖納露天礦使用了日挖24萬m3的斗輪挖掘機，其上的帶式輸送機帶寬2.8m，帶速7.4m/s，運量為37 500t/h。在法國，輸送機的單機長度已達15 km，高差達1 km，單滾筒的驅動功率達1050 kW，設計帶速達8.4m/s，每臺年運量為4億t。最近又成功地制造出運量為25000t/h的大型帶式輸送機。在澳大利亞某采礦場，輸送機單機長達30.4 km。在鹿特丹某礦山，多機串聯運距長達206km，由17條輸送機組成。目前我國的帶式輸送機也正在向長距離、高帶速、大運量、大功率方向發展。起動問題是帶式輸送機、尤其是大型帶式輸送機的關鍵技術，不僅關系到輸送機的起動性能，而且還影響其經濟效益。目前國內外都是采用可控起動技術來解決輸送機的起動問題。
2、可控起動技術
    大型帶式輸送機的起動，要求在一段足夠的時間內，起動加速度保持在允許范圍內。運距越長、帶速越高、輸送量越大，起動時間就需越長，假如沒有足夠的起動時間，輸送帶初張力會下降，最大時可下降50%左右，因此會喪失輸送帶保持正常傳動所需的張力比，造成輸送帶在傳動滾筒上打滑而不能起動。起動是一個加速過程，加速度值由零增到最大又下降至零，輸送帶發生粘彈性變形，處于不穩定狀態而產生動張力。當帶速越高、起動時間越短時，起動加速度與輸送帶變形就越大，動張力也就越大，造成巨大的瞬時沖擊，導致輸送帶與其他元部件損壞。可控起動就是在設定的起動時間內，通過控制輸送帶起動加速度值，來確保輸送機按所要求的起動速度曲線平穩起動，并達到額定速度，同時使起動電流與起動動張力控制在允許范圍內。可控起動時輸送帶張力波動極小，起動平穩。起動時間與起動加速度應根據帶速、運距、輸送量等參數來確定，根據我國有關標準規定，起動加速度不得大于0.3m/S2。采用可控起動，可使輸送帶初張力下降減少（小于10%），保證輸送帶不打滑。可控起動技術是大型帶式輸送機的關鍵技術，已成為帶式輸送機技術是否先進的標志之一。通過電控與可控起動裝置組成的閉環調節系統來完成帶式輸送機的可控起動。選擇可控起動裝置，除了考慮技術性能外，還必須考慮其經濟合理性。
3、軟起動的主要形式及其性能分析
    近幾年，國內外相繼開發了多種形式的軟起動裝置，主要有：(1)液粘性軟起動裝置，如澳大利亞的BOSS系統、美國的CST等；(2)液力型軟起動裝置，如調速型液力偶合器、加長后輔腔液力偶合器等；(3)電氣型軟起動裝置，如變頻調速、可控硅控制開關磁阻起動等；(4)機械式軟起動裝置，如BEST、德國力士樂公司的輔助液壓馬達周轉齒輪系統（原理與BEST相同）等。
3.1 BOSS系統
    該系統是澳大利亞NM采礦國際有限公司研制的，適用于帶式輸送機單機200 - 500 kW的可控系統，專為重型帶式輸送機設計。其優點是：起動平穩，可實現恒扭矩輸出，勻加速度起動；可靠性高，維護較為簡單；改善原有驅動裝置性能；摩擦片組設在高速軸，相對滑差范圍大（屬層流運動），易于控制；能夠實現功率平衡，保護功能齊全；與逆止器和制動器的配置靈活、方便。缺點是：在軟起動過程中，發熱量極大，傳動效率低；不能實現無級訶速；實現多驅動功率平衡，必須以摩擦片磨損為代價；由于油膜間隙有限，無法實現真正的空載起動；對潤滑油的質量要求較高，運行費用昂貴；傳動系統中存在薄弱環節，其中摩擦片是易損件，使用壽命短；液壓及控制系統復雜；離合器片在高速軸時．控制系統難以準確控制；價格昂貴，備品備件要進口。
3.2 CST系統
    該系統是美國道奇公司專為大型帶式輸送機配套的集減速、離合和調速于一體的驅動裝置，其優點是：起動平穩；傳動效率高，可達99%；可調驗帶速度為10%．99%；能實現功率平衡，其平衡精度為士2%，反應時間為50 - 100ms;保護功能齊全。缺點是：調速系統與減速器合為一體，體積大，安裝不方便；控制系統復雜，維護量較大；在高速軸上配置逆止器和制動器較困難；價格昂貴，備品備件要進口。
3.3調速型液力偶合器
    調速型液力偶合器的工作原理是：偶合器工作腔內充入一定量的工作液，泵輪從電動機上獲得機械能，并轉化為液能，推動渦輪旋轉，渦輪把液能轉化為機械能，通過軸輸出，帶動工作機工作，周而復始，實現了從原動機到工作機之間的能量傳遞。調速型液力偶合器是通過改變渡力偶合器內工作腔中工作液的充油量，在電動機轉速不變的情況下，實現對工作機的無級調速與軟起動。當單機功率N≤250 kW時，采用自然冷卻。偶合器配備電動執行器和電動操作器，與負載變化的訊號聯接，亦可按用戶要求配自動測速裝置，可以實現調速遙控或自動控制。其優點是：起動時間可隨帶式輸送機主參數任意調節，使輸送機按照S型起動速度曲線平穩起動，并能實現滿載起動；確保輸送機起動加速度值在0.1、0.3 m/s2范圍內，使輸送帶起動張力控制在允許范圍內；能使鼠籠式電動機空載起動，又能利用其尖峰力矩作起動力矩，提高其起動能力，縮短了電動機起動時間，而使輸送機滯后于電機緩慢起動；用于多機驅動時，能實現多機功率平衡，其平衡精度為±5%；隔離扭矩，減緩沖擊，防止動力過載，保護電機及輸送機主要部件不會因過載而損壞；易于實現對輸送機的遙控和自動控制，操作簡便；提高輸送機的使用壽命，減少噪音，改善了勞動環境；投資少，運營費用低；結構簡單可靠，無機械磨損，能在惡劣的環境條件下工作，無需特殊保護，使用壽命長；輸送機短時停車時，可以不停電；能實現多機順序起動，減少對外界電網的沖擊；操作維護簡單，備品備件容易獲得。缺點是：軟起動性能較液牯性稍差些；有滑差，效率損失2%左右；體積較大。
3.4變頻調速裝置
    變頻凋速裝置主要由功率器件-ICBT絕緣柵極可控晶體管、控制器與電抗器組成。其工作原理是：通過控制器來調節功率器件中的絕緣柵極，使進入功率器件的交流電源的頻率發生變化。根據公式n= 60f/p（n為電動機轉速、，為交流電源頻率、p為電動機極對數），電動機轉速L交流電源頻率成正比。當交流電源的頻率由小到大變化時，電動機轉速也隨之由小到大變化。只要控制頻率變化范圍和時間，就可使輸送機按照設定的速度曲線平穩起動，實現軟起動。該裝置的優點是：起動時調速精度高；可以變速運行；調速范圍大。缺點是：電動機不能空載起動；防爆產品依賴進口，價格昂貴；控制復雜，使用維護要求高，對環境溫度及清潔度要求高；備品備件要進口，事故處理也依賴外國公司；雖然電抗器可以減少對外界電源的污染，但頻率改變，還是對電源有一定程度的污染；在井下使用時，功率器件的發熱問題較難解決。
    目前變頻調速裝置在煤礦井下極少使用。
3.5電軟起動
    電軟起動控制器以反并聯的晶閘管組為開關，以軟起動交流調壓方式限制電動機的起動電流，使電動機拖動帶式輸送機平穩地過渡到額定轉速，完成軟起動，其優點為：體積小，機頭峒室可以小些；價格比調速型偶合器略低。缺點是：調壓調速用于恒轉矩負載時，差動功率損耗大，效率低；考慮諧波影響，選用電機時要加大容量，一般應增加20% - 40%；起動瞬間，會先有一個很短時的全壓起動，待輸送帶運動后，再實現軟起動，但此時已造成對輸送機的瞬時沖擊；必須與限矩型偶合器配套使用；由于降壓起動，低轉速時，電動機輸出轉矩不大，滿載時起動困難；不能使電動機空載起動。
    其余幾種軟起動形式不常用，不再贅述。常用軟起動裝置的價格和性能比較見表1、表2。
4、結論
    通過上述分析比較可知，國產軟起動裝置完全能滿足帶式輸送機軟起動的要求。由于調速型液力偶合器比電軟起動具有更優良的性能，所以目前國內帶式輸送機軟起動裝置90%以上是采用調速型液力偶臺器，不僅技術可行，而且經濟合理，操作維護簡單。調速精度太高的軟起動（如BOSS、CST等）對帶式輸送機來說，技術上沒有必要，經濟上也是一種浪費。只有經常需要變速運行的設備（如潛水艇、軍艦等），才適于采用液粘調速裝置，能最大限度地發揮它們的優勢。
    國外帶式輸送機的軟起動大多也是采用液力調速裝置。即使在美國，也極少在帶式輸送機E使用差動輪系液粘調速裝置。1997年11月我院與西山礦務局聯合組團赴澳大利亞技術考察，所考察的6個煤礦的8條大型帶式輸送機的軟起動，全部是采用液力調速裝置。澳大利亞PROK公司為馬來西亞設計的6.5 km帶式輸送機、SEDGMAN公司為印度尼西亞設計的37 km超特大型帶式輸送機軟起動也是采用液力調速裝置。


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