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矿用输送机机械驱动方式方式介绍

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目前，在煤矿建设中，长距离、大运量带式输送机的需求迅速增长。由于胶带机具有大惯量的特点，起、制动过程需要电机提供高起动转矩，如果在起动过程中，未采用软启动方式，可能会有以下问题：驱动电机的起动电流会对电网造成很大冲击，同时又造成供电线路压降过大；传动设备要承受猛烈冲击，胶带张力过大会危害输送带及其它部件；胶带和滚筒之间可能发生严重打滑，加速胶带的损耗；多台电动机驱动时还存在多台电机的负载分配问题；为此人们不断研究，开发新的设备和技术来实现胶带机的软启动。目前实现软起动的主要方式分为机械和电气两大类。机械方式包括使用液力偶合器，CST(线性湿式离合器)等。
1.液力偶合器
液力偶合器是一种液力传动装置，又称液力连轴器。液力耦合器的结构主要由壳体、涡轮、泵轮三个部分组成。泵轮和涡轮相对安装，统称为工作轮。在泵轮和涡轮上有径向排列的平直叶片，泵轮和涡轮互不接触。两者之间有一定的间隙(约3mm—4mm)；泵轮与涡轮装合成一个整体后，其轴线断面一般为圆形，在其内腔中充满液压油，电动机运行时带动液力耦合器的壳体和泵轮一同转动，泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之一同旋转。在离心力的作用下，液压油被甩向泵轮叶片外缘处，并在外缘处冲向涡轮叶片，使涡轮在受到液压油冲击力而旋转；冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动，返回到泵轮内缘，然后又被泵轮再次甩向外缘。液压油就这样从泵轮流向涡轮，又从涡轮返回到泵轮而形成循环的液流。液力耦合器中的循环液压油，在从泵轮叶片内缘流向外缘的过程中，泵轮对其做功，其速度和动能逐渐增大；而在从涡轮叶片外缘流向内缘的过程中，液压油对涡轮做功，其速度和动能逐渐减小。液压油循环流动的产生，是泵轮和涡轮之间存在着转速差，使两轮叶片外缘处产生压力差。液力耦合器工作时，电动机的动能通过泵轮传给液压油，液压油在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。液压油在循环流动的过程中，除受泵轮和涡轮之间的作用力之外，没有受到其他任何附加的外力。根据作用力与反作用力相等的原理，液压油作用在涡轮上的扭矩应等于泵轮作用在液压油上的扭矩，这就是液力耦合器的工作原理。
液力耦合器调速原理表明，传动速度的改变，实质是机械功率调节的结果。因此液力耦合器输出转速的降低，实际是输出功率减小。在调速过程中，液力耦合器的原传动转速没有发生变化，假设负载转矩不变，原传动的机械功率也不变，那么输入与输出功率的差值功率那里去了呢，显然是被液力耦合器以热能形式损耗掉了。
液力耦合器是一种耗能型的机械调速装置，调速越深(转速越低)损耗越大，对于平方转矩负载，由于负载转矩按转速平方率变化，原传动输入功率则按转速的平方率降低，损耗功率相对小一些，但输出功率是按转速的立方率减小，调速效率仍然很低。
2.变频器
(1)变频器的工作原理
变频器是利用电子和可控硅为基础，实现对电动机的电压和频率进行控制，使电源频率平滑改变，从而使电动机可以平稳地启动，机械和电应力也降至最小；而且能根据工况随时改变频率，从而实现对胶带机带速的控制。
变频器分为交直交、交交变频两大类。目前交直交变频使用比较广泛，在此简单介绍一下它的工作原理。交直交变频由顺变器、中间滤波环节、逆变器三部分组成。顺变器的作用是将定压定频的交流电变换为可调直流电，通过电压型或电流型滤波器为逆变器提供直流电源。逆变器将直流电源变为可调频率的交流电。顺变器和逆变器都是晶闸管三相桥式电路，滤波器由电容或电抗器组成，为逆变器提供稳定的电压源或电流源。
(2)变频器的特点
目前工业用变频器规格范围很宽，从几kW到几MW都有，近几年中、高压大功率变频器产品逐渐增多。现代变频器基本都采用矢量调速技术，使受控电机呈现优良的调速特性和满意的负载能力。变频器的加速曲线可以在很宽的范围内设定，能满足控制带式输送机加速度的要求。变频调速系统的机械特性很硬，基本与电机的固有特性相同。使用开环系统控制带式输送机的驱动可以满足技术要求。
当用多台脱硫石膏压球机变频调速电动机驱动1台带式输送机时，会有一台变频器被指定为主变频器，其他变频器指定为从变频器，主变频器采用转矩控制，从变频器采用速度跟随控制。运行中只对主变频器控制，全部从变频器通过数据通讯，同步地、自动跟随主变频器实时运算、动态运行，保持良好的主、从关系和功率平恒。
在下运带式输送机上，变频器可确保电机输出足够的制动转矩以平衡动力负载，使输送机稳速运行，如果为四象限变频器，还可以向电网反馈能量。
变频器能够提供很低的胶带运行速度，满足验带需要，并且变频器拥有很强的故障诊断能力，可根据用户需求提供不同的通讯接口实现数据上传，这是机械式软启动装置所无法实现的。
(3)变频器的优缺点
优点：单元占用空间小，容易布置；能量传递的环节少，因而驱动系统的效率高；能量传递的环节都是刚性的，可靠性高，适用范围广；维护工作量小；效率高，高达96%以上，远远高于晶闸管大功率调速装置。
缺点：谐波大，大容量对其他电器设备有一定的干扰，需加滤波器；大容量变频器必须考虑散热，而且要求环境清洁，一般需加装空调进行散热。(图/文www.changrong-jx.com)

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