1、鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀
     鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)是帶式輸送機(jī)的一種特殊形式，在國(guó)外應(yīng)用較早。我國(guó)20世紀(jì)六、七十年代開(kāi)始采用后，由于其具有運(yùn)距長(zhǎng)、運(yùn)量大、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，且兼?zhèn)溥\(yùn)煤和乘人雙重功能，在煤炭行業(yè)得到迅速推廣。但到了20世紀(jì)末期，各種軟啟動(dòng)設(shè)備、液壓自動(dòng)張緊裝置等先進(jìn)沒(méi)備的應(yīng)用，使得普通帶式輸送機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、大運(yùn)量等功能，且整體投入較低，普通帶式輸送機(jī)的優(yōu)勢(shì)逐漸呈現(xiàn)出來(lái)，鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越少。但是由于鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)可以乘人，部分煤礦為了解決人員下井問(wèn)題，仍采用鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)，所以其仍具有一定的發(fā)展空間。
2、鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的特殊要求
    與普通帶式輸送機(jī)相比，鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的特殊設(shè)計(jì)要求主要表現(xiàn)在：(1)同步性普通帶式輸送機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)滾筒拖動(dòng)膠帶，膠帶既作承載構(gòu)件又作牽引構(gòu)件。鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)繩輪拖動(dòng)鋼絲繩，鋼絲繩再拖動(dòng)膠帶，膠帶僅用來(lái)承載物料，拖動(dòng)由鋼絲繩來(lái)完成，由于2根鋼絲繩由各自的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，所以其速度和張力必須保持一致，確保同步運(yùn)行，否則就可能造成膠帶脫槽，引發(fā)重大事故。(2)多速度運(yùn)行鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)有運(yùn)煤、乘人、驗(yàn)繩3種帶速，3種帶速不僅要平穩(wěn)過(guò)渡，而且要考慮長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，因此對(duì)調(diào)速性能要求較高。(3)平穩(wěn)可靠性  由于鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)不僅運(yùn)煤還要運(yùn)送人員，因此必須平穩(wěn)啟動(dòng)、可靠運(yùn)行，負(fù)力運(yùn)行時(shí)自動(dòng)進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)。
    所以鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)不僅要考慮軟啟動(dòng)、重載啟動(dòng)等性能要求，還要考慮多速’度運(yùn)行、低速運(yùn)轉(zhuǎn)及負(fù)力制動(dòng)等特性。
3、鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)
3.1分級(jí)拖動(dòng)
    分級(jí)拖動(dòng)是最初的設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)技術(shù)含量較低，特殊技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)方式為：(1)同步性通過(guò)在2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間安裝機(jī)械差速器實(shí)現(xiàn)2根牽引鋼絲繩的同步，是一種硬性連接同步。(2)多速度運(yùn)行采用在主機(jī)上設(shè)置副機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)煤時(shí)由主機(jī)拖動(dòng)，運(yùn)人和驗(yàn)帶時(shí)由副機(jī)拖動(dòng)，副機(jī)選用雙速電機(jī)，分別實(shí)現(xiàn)運(yùn)人和驗(yàn)帶，3種速度靠不同的減速比來(lái)實(shí)現(xiàn)。(3)平穩(wěn)可靠性主電機(jī)采用三相異步繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)，在轉(zhuǎn)子回路中串入變阻器，通過(guò)限制啟動(dòng)電流和力矩，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)；負(fù)力運(yùn)行時(shí)，利用電磁制動(dòng)力矩，確保運(yùn)行可靠。副電機(jī)采用雙速鼠籠式電動(dòng)機(jī)，由于功率較小，啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)和機(jī)器沖擊相對(duì)較小，故副電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)。
    這種設(shè)計(jì)比較落后，同步性和平穩(wěn)性都比較差，已被淘汰。
3.2直流調(diào)速
    直流調(diào)速是性能較好的無(wú)級(jí)調(diào)速設(shè)計(jì)，具有安全、高效、節(jié)能等特點(diǎn)。特殊技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)方式為：(1)同步性  2根牽引鋼絲繩的同步靠電氣控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，2驅(qū)動(dòng)輪之間拆除了機(jī)械差速器，通過(guò)采集安裝在主電機(jī)側(cè)的測(cè)速發(fā)電機(jī)反饋的信號(hào)，確定2根牽引鋼絲繩的線(xiàn)速度，再通過(guò)PLC控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整與控制，實(shí)現(xiàn)2根牽引鋼絲繩的同步運(yùn)行。(2)多速度運(yùn)行全部由主電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)改變大功率直流電機(jī)的輸入電壓改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，滿(mǎn)足運(yùn)煤、運(yùn)人、驗(yàn)帶所需的不同速度要求。(3)平穩(wěn)可靠性  由于直流電機(jī)具有優(yōu)良的軟啟動(dòng)性能，系統(tǒng)啟動(dòng)平穩(wěn)；負(fù)力運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入電磁制動(dòng)狀態(tài)，運(yùn)行更加可靠。
該設(shè)計(jì)技術(shù)比較先進(jìn)，同步性和平穩(wěn)性都相對(duì)較好，目前已被廣泛采用。但直流調(diào)速設(shè)計(jì)存在局限性：(1)由于直流調(diào)速系統(tǒng)中的直流電動(dòng)機(jī)具有電刷和整流子，因而安裝環(huán)境受到限制，不能在有易爆氣體及塵埃多的場(chǎng)合使用，煤礦井下的使用受到了限制。(2)由于直流電機(jī)的單機(jī)容量一般較小，另外受換向限制，其電樞電壓通常較低，難以向大功率、高電壓設(shè)計(jì)發(fā)展。近來(lái)隨著新的礦用產(chǎn)品管理辦法的出臺(tái)，非防爆設(shè)備在煤礦井下將禁止使用，直流調(diào)速的不足更加明顯，鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)需要新的設(shè)計(jì)方案。
4、交流變頻調(diào)速技術(shù)
    隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展較為迅速，在調(diào)速性能方面逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及在四象限做可逆運(yùn)行等良好性能。特別是交流變頻調(diào)速技術(shù)，近幾年可靠性不斷完善，價(jià)格也不斷降低，已深受工業(yè)行業(yè)的青睞。交流變頻調(diào)速技術(shù)能否滿(mǎn)足鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的特殊運(yùn)行要求，之前并沒(méi)有成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。2005年首次采用交流變頻調(diào)速技術(shù)為平煤某礦設(shè)計(jì)了l部鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)，該設(shè)備安裝使用近1年后，各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)均達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)效果。
    交流變頻調(diào)速設(shè)計(jì)方案特殊技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)方式為：(1)同步性在減速器低速軸端安裝了軸編碼器，通過(guò)軸編碼器采樣確定2根鋼絲繩的線(xiàn)速度，再通過(guò)PLC控制系統(tǒng)調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行速度，從而實(shí)現(xiàn)2根鋼絲繩的同步運(yùn)行。(2)多速度運(yùn)行由于變頻器頻率可調(diào)，可在50%~100%額定速度范圍內(nèi)調(diào)整電機(jī)以任一速度運(yùn)行，能夠較好地滿(mǎn)足運(yùn)煤、運(yùn)人、驗(yàn)繩等不同的帶速要求。(3)平穩(wěn)可靠性  由于變頻器的加減速時(shí)間可任意調(diào)整，故加速度可以根據(jù)需要任意設(shè)定，通過(guò)匹配“S”曲線(xiàn)運(yùn)行，具有軟啟動(dòng)功能，啟動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)；同時(shí)變頻器采用四象限設(shè)計(jì)和自動(dòng)換向技術(shù)，負(fù)力運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)，使人員輸送時(shí)更加可靠。
    但由于當(dāng)時(shí)受多種條件制約，該設(shè)計(jì)并不十分理想，整機(jī)采用了4臺(tái)防爆交流電機(jī)(250 kW、660 V、12極、500 r/nun)，與直流調(diào)速設(shè)計(jì)時(shí)的2臺(tái)直流電機(jī)(500 kW，660 V、500 r/min)相比，多出了2套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，不僅增加了設(shè)計(jì)、安裝難度，也增多了控制環(huán)節(jié)，加大了日后的維護(hù)和保養(yǎng)。
    交流變頻調(diào)速設(shè)計(jì)本身也存在局限性：(1)目前非防爆變頻調(diào)速裝置的設(shè)計(jì)已比較成熟，大功率、高電壓的設(shè)計(jì)也應(yīng)用較多；但對(duì)用于煤礦井下的防爆變頻調(diào)速裝置來(lái)說(shuō)，由于散熱問(wèn)題還難以有效解決，設(shè)計(jì)功率一般較小（通常在500 kW以下），設(shè)計(jì)電壓一般較低（通常在1140V以下），大功率、高電壓設(shè)計(jì)還有待時(shí)日。(2)目前變頻調(diào)速裝置的諧波干擾問(wèn)題還難以根治，對(duì)電網(wǎng)的污染及控制信號(hào)的干擾還不能忽視，過(guò)多變頻器的應(yīng)用勢(shì)必加劇電網(wǎng)的污染。
5、發(fā)展與展望
    隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，防爆變頻器的散熱問(wèn)題一定能夠獲得重大突破，交流變頻調(diào)速裝置的設(shè)計(jì)功率將越來(lái)越大、設(shè)計(jì)電壓也將越來(lái)越高，交流變頻調(diào)速在煤礦井下鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的應(yīng)用將趨于合理，交流變頻調(diào)速代替直流調(diào)速是煤礦井下鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)的發(fā)展方向。
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