煤矿主斜井带式输送机驱动方式探讨

煤矿主斜井带式输送机驱动方式探讨

屈俊伊

（中煤科工集团北京华宇工程有限公司西安分公司陕西西安710075）

摘要：本文分析研究了煤矿带式输送机的驱动方法。煤矿现代化生产带式输送机的发展，提高煤矿经济效益和生产效率，降低经营风险，对于提高煤矿的安全效益，保证中国经济的快速健康发展具有重要意义。

关键词：煤矿；带式输送机；驱动方式；制动方式

引言：在现代煤矿运营中使用带式输送机变得越来越广泛和高效。与其他运输设备相比，具有运输距离长，运输量大，运输连续等优点，运行可靠，易于自动化和集中控制，特别是高产高效的矿山，带式输送机已成为煤矿开采机电一体化技术和装备的关键设备。现在带式输送机的启动方式也越来越多，在设计中如何依据实际情况选择合理的启动方式，就成为带式输送机设计中的关键一环。

1带式运输机的概念和特点

1.1带式运输机的概念

带式输送机是一种以连续方式沿着特定输送线输送散状物料的机器。它由传送带和滚筒之间的摩擦驱动，传送带不仅是承载货物的部件，而且是传递牵引力的牵引部件。

1.2带式运输机的特点

高效：装载，运输和卸货连续进行，无需频繁制动和启动、工作速度很快。易于实现自动控制：固定线路，单动，负载均匀，速度稳定。

1.3带式输送机驱动方式

固定输送机通常使用滚筒驱动装置，它利用滚筒表面和传送带之间的摩擦来移动传送带。对于短距离、低功率输送机使用单鼓驱动；长距离输送机使用多个滚筒。移动式输送机有两种类型的驱动器：（1）电机，皮带，链条或第一级开式齿轮；结构简单。（2）电动滚筒：电机和传动装置放在滚筒中。结构紧凑，但电机散热条件差，维修不方便。

影响带式输送机驱动设计的关键因素：

（1）驱动电机

输送机通常采用多电机驱动和功率平衡，输送机方向转换等技术，使单机运行长度在理论上受到限制，保证了输送机系统设备的通用性，互换性和驱动可靠性。

（2）变频调速

变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。包括交-直-交流变频调速系统。其主要优点是性能优良，速度范围大，平滑度好。在低速特性传输和速度控制过程中，为保证电压与频率成正比，可以调节恒转矩，保证过载能力。控制回路通常由闭环控制，但需要专用于变频电源。

（3）减速器

减速机机械功率对传动轴功率要留有足够的裕量，保证安全可靠。

2带式输送机驱动方式优缺点分析

2.1采用电机类软启动技术的驱动方式

（1）电机软启动装置

软启动装置使用稳压器（通常为晶闸管和IGBT）自动连续地提高启动电压，直到在规定的启动时间内达到额定电压，然后将启动电路切换到主电路。从工作角度来看，电子软启动器实际上是一个电压调节器，是对“降压启动器”技术的改进。该驱动模式的优点在于，当电动机起动时，通过逐渐增加晶闸管的导通角，电动机的起动电流可以从零线性地变化到预定值，从而不会发生起动突入当前；可以对电机软启动装置进行电流闭环控制。这可以使电机在启动过程中保持恒定电流，并确保电机平稳启动。根据负载和电网条件，可以自由无级地调整最佳启动电流。缺点是：重载起动困难，由于考虑到谐波的影响，选择电机时，容量会增加，当启动完成时，电路交换对电网有影响，电机软起动装置在输送机正常运行时有冲击载荷时无缓冲作用，当在多个点处驱动时，电机软启动装置不具有功率平衡功能。

（2）变频调速装置

变频调速装置主要由功率器件-IGBT绝缘栅控晶体管，可控器件和电抗器组成。其工作原理是：通过控制器调整功率器件的绝缘门，使进入功率器件的交流功率的频率发生变化。电机速度与交流电源频率成正比。当交流电源的频率由小变大时，电机的转速由小变大。

（3）直流电机软启动

直流电机是一种具有调速功能的驱动方式，一般用在要求具有调速功能的大型带式输送机上。

2.2采用机械类软启动技术的驱动方式

（1）限矩型液力偶合器

液力偶合器由一个泵轮和一个涡轮组成，形成一个封闭的工作室，使液体循环。泵轮安装在输入轴上，涡轮安装在输出轴上。其基本原理是当动力机械（内燃机，电机等）驱动输入轴旋转时，液体由离心泵轮抛出。高速液体进入涡轮后，涡轮被驱动旋转，从泵轮获得的能量被传递到输出轴，最后液体返回到泵轮，产生连续流动。液力耦合器通过液体与泵叶轮和涡轮叶片的相互作用来传递扭矩以产生扭矩。其输出扭矩等于输入扭矩减摩擦扭矩，所以其输出扭矩总是小于输入扭矩。

（2）调速型液力偶合器

变速液压联轴器通过调节联轴器内部工作腔的填充量来改变输出轴转速和扭矩，实现输送机受控启动和多机功率平衡。速度控制流体联轴器通常用于长度超过800米的长距离大型皮带输送机。国际著名品牌有Voith（福伊特），国内品牌有AACM（爱克姆）等。

（3）液体粘性软启动（BOSS系统）

BOSS系统是澳大利亚灵康公司的产品。它可以实现大功率运输机的软启动或电机的功率平衡。其原理是依据“粘性摩擦离合器”系统，由一个液压装置驱动，并且其内部的多片摩擦是这个离合器原则上类似于电动机离合器。不同的是，BOSS系统的压力是动态的，而不是一个完全分离的离合器，它可以保证超过40，000次启动和超过10年的使用寿命。

3采用机、电、液结合类软启动技术的驱动方式

机，电，液联合软启动技术的代表性产品包括美国罗克韦尔公司生产的CST（可控启动传动）和北京华丰达系统技术有限公司生产的MST机械软启动传动装置。原理是结合液体粘滞制动和行星差速传动技术，通过PLC可编程控制器和速度，转矩，温度等传感器形成连续可控的传动系统。这种软启动装置可以独立完成软启动功能和传动功能，而无需额外的减速器。

4不采用软启动技术的驱动方式

（1）异步电动机带联轴器和减速器驱动

联轴器和减速机传动异步电机的优点是：结构简单，维护工作量小，维护成本低，可靠性高。缺点是软启动性能差，电机启动时对电网影响较大。它通常用于功率为45千瓦或更低，长度小于150米的带式输送机。

（2）电动滚筒驱动

电动滚筒与内置电动滚筒和外部滚筒的主要区别在于，内置电动滚筒电机安装在滚筒内部，外部滚筒电机安装在滚筒外部并与滚筒刚性连接。鼓内装有内置电动滚筒，电动机散热性差。它通常用于功率低于30kW，长度小于150米的带式输送机。外置式电动滚筒由于电动机安装在滚筒外部，因此电动机具有更好的散热性能，通常用于功率小于等于45kW，长度小于150m的带式输送机。

总结：

在煤矿井下使用的皮带输送机正迅速向大型设备，机电一体化和计算机监控发展。其中，传动技术是皮带输送机的关键系统。在煤矿生产中采用多电机驱动，中间传动及其动力平衡，输送机方向转换等技术，保证了矿山输送系统设备的通用性、互换性、可靠性，进而保证了煤矿运输的安全。

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