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刮板輸送機是綜合機械化采煤的主要運輸設(shè)備，是實現(xiàn)采煤機械化的重要保證。由于刮板輸送機自身結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境與條件的原因，刮板輸送機具有較大的啟動動負荷，動負荷的產(chǎn)生主要原因如下：

(1)自身結(jié)構(gòu)原因。由于刮板輸送機是采用鏈傳動，鏈輪與鏈條嚙合過程中，鏈條產(chǎn)生變化的速度，即多邊形效應(yīng)，因而會在鏈條中產(chǎn)生動應(yīng)力，其值取決于鏈速、鏈節(jié)距、鏈輪半徑、齒數(shù)等;如果存在制造、設(shè)計、安裝誤差，通常為鏈節(jié)距誤差、鏈輪直徑、齒形誤差等，這種動載荷會大大降低鏈條的壽命，加劇鏈輪的磨損。

(2)工作環(huán)境原因。由于刮板輸送機是和采煤機與液壓支架配套使用的，采煤機在刮板輸送機上行走，支架推動刮板中部槽移動，工作中會出現(xiàn)工作面煤片幫、刮板鏈被卡死、輸送機上煤量過大、滿載啟動等情況，這就會產(chǎn)生很大的動負荷，除此之外，采煤機行走、震動、支架推移使輸送機曲線運行等也會產(chǎn)生動負荷。

刮板輸送機在輸送過程中，常因加料過多或大型煤塊的阻塞而造成的突然過載以及啟動時因輸送線上堆存煤層過厚，形成較大的啟動過載而損壞機構(gòu)，因此安全可靠的過載保護對刮板輸送機相當(dāng)重要。由于刮板輸送機在輸送物料過程中需要較高的啟動力矩，啟動過載系數(shù)通常為2.5～3.0，因此滿載啟動難的問題不能很好地解決。軟啟動技術(shù)可以解決這些問題，下面本文將對刮板輸送機的軟啟動技術(shù)進行探討。

1 刮板輸送機的軟啟動特點

軟啟動技術(shù)作為原動機和工作機之間的紐帶，對于保護電動機、避免對鏈條強烈沖擊、實現(xiàn)設(shè)備平穩(wěn)啟動和可靠運行等起著至關(guān)重要的作用。軟啟動裝置具有以下特點：(1)保證電機無負載啟動;(2)多電機驅(qū)動下的順序啟動;(3)多電機自動負載平衡;(4)平穩(wěn)且非常迅速地建立起扭矩;?利用電機峰值扭矩;(5)防爆，具有較強的環(huán)境適應(yīng)性。

2 常用大功率軟啟動裝置

2.1 雙速電機

雙速電機傳動系統(tǒng)多采用雙速電機+液力偶合器或雙速電機+摩擦限矩器的方案。使用雙速電機時以低速啟動，達到一定轉(zhuǎn)速后接高速常態(tài)運轉(zhuǎn)，啟動電流非常小，從而實現(xiàn)重載機械設(shè)備的軟啟動。雙速電機驅(qū)動的刮板輸送機出現(xiàn)壓煤過載時控制器自動使電機處于低速運轉(zhuǎn)，此時達到3倍以上額定轉(zhuǎn)矩的啟動轉(zhuǎn)矩可實現(xiàn)過載強力啟動;當(dāng)負荷降至額定值時，電機通過控制開關(guān)自動投入高速運轉(zhuǎn)，恢復(fù)輸送機正常速度，避免了因過載造成啟動困難引發(fā)的悶車、斷鏈等事故。但在啟動過程中，雙速電機存在高低速轉(zhuǎn)換、速度階躍變化、動力沖擊等現(xiàn)象，過載保護能力差;同時雙速電機的供電電壓差，刮板輸送機本身的鋪設(shè)狀況及落煤不均等都對負載有很大影響，容易造成負載分配不均，嚴(yán)重時可能發(fā)生燒機。故雙速電機多用于700kW以下的刮板輸送機啟動。

2.2 液力偶合器

液力偶合器主要原理是依靠偶合器的泵輪和渦輪之間液體動量的變化來傳遞扭矩。由于不存在剛性聯(lián)接，啟動過程比較平穩(wěn)，可隔離輸入、輸出扭矩，有效減緩沖擊，在電機轉(zhuǎn)速不變的情況下，實現(xiàn)對工作機的無級調(diào)速和軟啟動。目前應(yīng)用在刮板輸送機上的偶合器主要有以下3類：限矩型液力偶合器、調(diào)速偶合器和閥控充液型偶合器。

國內(nèi)刮板輸送機上使用最多的為限矩型偶合器，其結(jié)構(gòu)簡單、操作維護方便，面對刮板輸送機頻繁啟動及載荷經(jīng)常無規(guī)律變化等工況特點，可有效保護電機，且設(shè)備成本較低，但其可控性差，溫度過高時容易造成噴液現(xiàn)象，使用壽命低。后投入使用了調(diào)速型偶合器，其控制性能及設(shè)備安全性能有所改善，但控制精度、啟動性能仍不如液黏裝置，且傳動效率低，設(shè)備體積大。單機功率大于500kW時，工作性能不能很好地滿足刮板輸送機滿載啟動的工況要求，主要用于200～500kW的刮板輸送機動力傳輸。

閥控充液型液力偶合器比以上2種普通偶合器增加了程序控制裝置，進、排水電磁閥以及溫度、壓力傳感器。其控制機理明顯改善，工作過程中，偶合器的充液量可以根據(jù)刮板輸送機載荷變化隨時調(diào)整，并可根據(jù)液力偶合器的工作溫度及時更換工作液，達到可控調(diào)速和限制工作溫度的目的。針對刮板輸送機設(shè)計的雙腔結(jié)構(gòu)閥控充液偶合器使偶合器體積減小，傳遞功率增大，滿足刮板輸送機惡劣的工況和狹小空間要求，以清水作為工作介質(zhì)，特別適合井下刮板輸送機運行條件。同時該類型偶合器可以按順序間隔逐臺啟動電動機，避開啟動電流的疊加，降低對電網(wǎng)沖擊，有效延長刮板輸送機壽命。閥控充液型液力偶合器是當(dāng)前800kW以上的大功率刮板輸送機上應(yīng)用最有效的機型，神東煤炭公司已經(jīng)將閥控充液型液力偶合器成功應(yīng)用在3×855kW的刮板輸送機上。

2.3 液體黏性軟啟動裝置

液體黏性軟啟動裝置又稱黏滯離合器、油膜離合器或8離合器。通過改變離合片的間距達到改變黏性液體間的剪切力來改變傳遞力矩，當(dāng)調(diào)整離合片的間隙時，傳遞力矩和輸出轉(zhuǎn)速可隨之變化，從而保持工作機的啟動加速度恒定，工作機運行速度實現(xiàn)無級調(diào)速。

目前在國內(nèi)工作面刮板輸送機上投入使用較多的是美國的CST裝置。該裝置加、減速度調(diào)節(jié)范圍大，當(dāng)刮板輸送機滿載或空載啟動時，可使刮板鏈的瞬態(tài)峰值張力減小到最低程度，使松弛的刮板鏈得到張緊，所有元件在低速、低載下獲得正常運轉(zhuǎn)，防止或減少傳動系統(tǒng)中的沖擊負載，特別是在滿載條件下，有效避免由啟動沖擊負載引起的斷鏈?zhǔn)鹿?其次，裝置反應(yīng)速度快，刮板機過載情況下，電液控制器能很快發(fā)出指令，減少對離合器的液體壓力，使刮板機免受過大驅(qū)動力矩損害;裝置控制精度好，啟動力矩平滑，電氣和機械沖擊小，可實現(xiàn)多電動機驅(qū)動功率平衡，傳動效率高于調(diào)速型偶合器。但這種軟啟動器，每個軟啟動裝置需要一個液壓站，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易因漏油污染環(huán)境，維護要求較高，設(shè)備價格昂貴，目前只應(yīng)用于功率在500～800kW的刮板輸送機動力傳輸。

2.4 調(diào)壓調(diào)頻軟啟動裝置

該軟啟動裝置集調(diào)頻技術(shù)、調(diào)壓技術(shù)與磁力啟動器為一體。初始啟動時采用調(diào)頻拖動，充分發(fā)揮電機最大啟動性能，保證足夠的啟動力矩，滿足重載難啟動要求。初加速后采用調(diào)壓啟動，運用負載跟蹤方式確定啟動時間，實現(xiàn)軟啟動，有效減小啟動電流對電網(wǎng)沖擊。啟動及工作全過程實現(xiàn)數(shù)字化控制，具備磁力啟動器的各種功能。

調(diào)壓調(diào)頻軟啟動裝置可根據(jù)刮板輸送機的負載自行調(diào)節(jié)啟動時間、減小加速度，大幅減少了刮板輸送機的動沖擊載荷，基本消除斷鏈?zhǔn)鹿?，良好的調(diào)速精度和調(diào)速范圍適用于刮板輸送機鏈速變化頻繁的工況環(huán)境，與此同時軟啟動器使啟動電流大幅下降，提高了電網(wǎng)供電質(zhì)量，減少電網(wǎng)沖擊。但由于存在諧波污染，對其他電氣控制設(shè)備影響較大，設(shè)備維護費用高，故一般應(yīng)用于非重要的中小功率傳動場合。目前主要用于交流660和1140V電壓，400kW以下的異步電動機重負荷軟啟動。

3 軟啟動裝置性能分析與比較

根據(jù)前面的分析可以看出，以上4類軟啟動裝置在性能、價格，特別是功率范圍方面存在較大的差別。正確選用適合的軟啟動裝置，對刮板輸送機的安全運行、設(shè)備投入和運行管理等諸方面都有著很大影響，表1總結(jié)了5種軟啟動裝置的特點。