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1带式输送机常用驱动方式在工作中选择的探讨高峰(煤炭工业太原设计研究院,山西太原,030001)摘要:文章对带式输送机的驱动方式进行分析,并结合几个矿井的实际情况比较了这几种驱动方式的优缺点,尤其对近年来逐渐成为大型煤矿带式输送机主流趋势的软启动提出了自己的看法。认为带式输送机要根据具体情况选择合理的驱动方式,既保证带式输送机运行安全可靠,又能降低运营成本和维修工作量。关键词:带式输送机;驱动方式;软启动;曙光、龙泉等随着我国国民经济的发展,带式输送机在煤炭领域已被广泛使用,且有着运量越来越大,启动方式越来越多的发展趋势,在带式输送机的设计中,如何依据实际情况合理选择启动方式,就成为带式输送机设计中的关键一环,下面就带式输送机常用驱动方式在实际工作中的选择谈谈自己的看法。1不要求软启动的带式输送机驱动方式1.1电动滚筒与Y型电动机+联轴器+减速器电动滚筒分内装式电动滚筒和外装式电动滚筒,它们的主要区别在于内装式电动滚筒电动机装在滚筒内部,外装式电动滚筒电动机装在滚筒外部,并与滚筒刚性联接。内装式电动滚筒由于电动机装在滚筒内部,电动机散热性较差,一般用在功率为30kW以下、机长小于150m的带式输送机上。外装式电动滚筒由于电动机装在滚筒外部,电动机散热性较好,它与Y型电动机+联轴器+减速器一般都用在功率45kW以下、机长小于150m的带式输送机上。在山西汾西矿业集团曙光煤矿地面生产系统技术改造工程中,因为带式输送机输送长度较短,电机功率较小,,所以多条带式输送机都采用了这三种驱动方式。这些驱动方式的优点是结构紧凑,维修费用低,可靠性高;其缺点是电动机启动时对电网冲击大。在可靠性方面,Y型电动机+联轴器+减速器驱动方式优于电动滚筒。1.2Y型电动机+限矩型液力偶合器+减速器Y型电动机+限矩型液力偶合器+减速器是带式输送机使用最为广泛的一种驱动装置。长治李坊煤业有限责任公司主斜井带式输送机改造过程中,采用了这种驱动方式。其优点是:(1)有效保护电动机和提高鼠笼式电机启动能力;(2)缩短电动机启动时间,减少起动过程中的平均电流;(3)减少起动的冲击和振动,防止动力过载;(4)在多机驱动系统中,能均衡各电机的负载。(5)此偶合器结构简单,可靠,无机械磨损,不需要特殊的维护。其缺点是:不宜用于下运带式输送机和要求具有调速功能的带式输送机。2.要求软启动的带式输送机驱动方式:带式输送机软起动是在设定的起动时间内,通过控制起动加速度大小,来确保输送机按所要求的速度曲线平稳起动,并达到额定运行速度,同时使电机的起动电流与输送带的起动动张力控制在允许范围内。目前国内外常用的软起动装置主要有:调速型液力偶合器、差动液黏调速装置(CST)和变频调速装置。2.1Y型电动机+调速型液力偶合器+减速器Y型电动机+调速型液力偶合器+减速器是大型带式输送机常用的一种驱动方式,调速型液力偶合器的特点是在输入转速不变的情况下,通过导管或其他调节方式调节工作腔中的充液量以改变输出转速和力矩,其充液量的调节是在运行中进行的。液力调速软起动技术能够使带式输送机的电机空载起动,达到良好的节2能和起动效果。山西焦炭集团岚县煤焦分公司葛铺矿井胶带运输大巷带式输送机就采用了这种驱动方式。优点是:调速型液力偶合器能够使带式输送机的电机空载起动,达到良好的节能和起动效果,而且该设备对环境要求不高,井上井下均可使用。其缺点是目前使用的调速型液力偶合器控制性能相对较差,调速精度不高,响应也不够快;当转速下降时,输出转矩大幅下降;其次,工作液温度容易升高,需要配备较好的冷却系统。2.2Y型电动机+CST驱动装置Y型电动机+CST驱动装置是美国道奇公司专为带式输送机设计的,具有较高可靠性的机电一体化驱动装置,CST装置由行星齿轮、减速器、摩擦片离合器、液压控制系统等组成,电机连接输入轴,内齿圈和离合器联接,行星轮架与输出轴为一体,并与负载连接,当电机旋转时,先经过一级减速,带动太阳轮,太阳轮驱动3个行星轮,行星轮带动内齿圈自由旋转,此时由于行星架与滚筒连接,受定扭矩行星轮只在原地自转并不绕着太阳轮公转,因此与行星架为一体的输出轴并不转动(此时离合器的主、从动摩擦片之间存在很大的间隙),这样就达到了空载起动电动机的目的。当电机达到额定转速时,压力控制阀增加环形油缸的压力,致使离合器的静摩擦片和动摩擦片相互作用而产生油膜剪切力,油膜剪切力给内齿圈制动的作用,致使内齿圈的转速随剪切力的增大而减小,当内齿圈受制动时,行星轮将会沿内齿圈作滚动,此时行星轮不仅自转而且公转,并带动与行星架为一体的输出轴转动,即带动负载起动。当改变环形油缸的压力时,输出轴的速度将随之改变,从而通过调节环形油缸上的压力来改变输出轴的速度,最终起到可控调速的作用。山西汾西矿业集团曙光煤矿主斜井带式输送机就采用了CST驱动装置。采用CST的驱动装置优点是实现带式输送机满载慢速起动,减小输送带的动态张力,使各电机的电流趋于一致,电机的功率平衡可达到98%。采用CST系统,电机可以空载起动,大大降低起动电流,缩短了起动时间,降低了对主电机的技术要求;由于CST是通过液体黏膜传递扭矩,故具有过载保护功能,而且在输送机短时停车时,具有可以不停电动机的功能,可避免电机的频繁起动。带有CST的驱动装置不仅能使电机空载起动、减小冲击电流的作用时间和电能损失,而且还能实现带式输送机的多台电机分时空载起动,大大减小起动电流对电网的冲击,降低对电源系统的技术要求。特别是单机功率大于500kW,对于环境要求较高的带式输送机(如井下)多采用CST装置。同时,CST也存在一些缺点,如控制复杂,使用要求较高,对工作油的黏度和清洁度要求特别高。另外,CST依赖进口,价格昂贵。2.3变频调速装置变频调速装置的主要原理是:利用可控硅整流器先将50Hz的交流电变换为直流电,再由可控硅逆变器变换为频率可调、电压有效值也可调的三相交流电供给鼠笼式异步电机,使电机实现无级调速。随着煤炭市场近些年行情的转暖,不少国有大型矿井或少数私人矿井在初步设计和实施过程中倾向于此种软启动方式,例如龙泉矿井。它的优点是:变频调速能够提供软的、理想的起制动性能,可用以控制输送机按设定的S曲线启动和制动,使启动时的机械冲击大大减小,从而决定了机架的设计制造可向轻型化发展。通过变频调速装置使各电机的特性尽量接近,可以减小各驱动装置间负载功率的差异;缺点是采用变频调速装置需要配置容量适当的耗能装置或可以向电网反馈能量的装置,对环境温度及清洁度也要求较高。并且大功率的防爆变频器目前还需进口,价格昂贵,维修困难。3结语在选择输送机驱动装置时,应综合考虑输送机本身特征、使用环境、软起动3性能、价格等多方面因素。一般来说大型带式输送机不需要调速,单机功率500kW以下,输送机长小于1000米时,首选Y型电动机+限矩型液力偶合器+减速器驱动方式,当调速精度要求不高,单机功率500kW以下时,优先选用调速型液力偶合器;当单机功率500kW以上或输送机长大于1000米时,则要根据输送机的使用环境,选择CST或变频调速装置。另外,煤矿井下因环境恶劣,煤尘、油污等污染较为严重,大功率变频器发热问题在井下也不太容易解决。推荐使用调速型液力偶合器或CST。参考文献:[1]宋伟刚.通用带式输送机设计[M]北京:机械工业出版社,2006.[2]黄力培,张学.变频器应用技术及电动机调速[M]北京:人民邮电出版社,1998.作者简介:高峰,男,1981年8月生,2005年毕业于中北大学机械设计制造及其自动化专业,初级工程师,煤炭工业太原设计研究院,山西省太原市青年路18号,030001
本文标题:带式输送机常用驱动方式在工作中选择的探讨
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