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液粘软启动装置在煤矿主运皮带中应用研究煤矿用带式输送机正朝着大功率、长距离、大运量、高速度方向发展，是当前煤矿安全生产中的重要输送机械设备。
对于矿井主运带式输送机的设计及生产、操作管理来说，如何选择软启动方式直接影响矿井主运带式输送机的运行效率、使用寿命及投资水平。
因此，必须要高度重视这方面的工作。
1、矿井主运带式输送机启动特点对于矿井主运带式输送机来说，传统的电动机直接启动方式已无法满足其操作使用要求。
因此，一般情况下对驱动功率大于250kW，尤其是多电机驱动的带式输送机，从设计开始就必须考虑选用合适的软启动方式。
矿井主运带式输送机启动主要存在以下几方面问题：(1)起动时打滑。
矿井主运带式输送机工作功率较大、启动时间较短。
很容易遇到打滑现象，如果不能有效解决这个问题，很容易对胶带等造成过度损耗，或因摩擦造成带面冒烟、直至失火等情况。
(2)启动时冲击大。
胶带是个弹性体，启动时有弹性变形，会使胶带产生动张力。
启动时间越短．启动加速度就越大，输送带变形及动张力就越大，会造成胶带张力增加，甚至导致断带情况发生。
还会对输送机械设备造成很大的冲击，发生重大安全生产事故。
(3)电动机功率增加。
矿井主运带式输送机起动时间较短、起动力矩大、容易过载。
多台电机驱动时，还会出现电机出力不均问题，这就增大了电机功率配置。
另外，矿井主运带式输送机在启动时会产生较大的电流，对电网运行安全造成不利影响。
综上所述，矿井主运带式输送机的启动是一项专业性的技术工作，采用直接启动方式已不能满足其安全、经济、稳定的运行要求。
必须采取科学合理的启动方式来保证输送机械设备和电网安全，最大程度提高工业生产效率和经济性。
本文根据液粘软启动装置在矿井主运系统的实际应用，介绍其主要工作原理及应用效果。
2、应用情况矿井南翼主运皮带机，安装长度1300m，型号：DTL140/280/4×800、带宽1400mm、带速：4.0m/s、运量：2800t/h，提升高度95m，液粘软启动装置型号YNRQD-800。
皮带输送机软启动方式的选用原则皮带输送机软启动方式主要有液力调速装置、CST可控启动传动装置(简称CST)和变频调速装置，本文将为大家分析皮带输送机软启动方式的选用原则。
(1)液力调速装置。
主要技术优势：该设备内部结构比较简单，对传动油要求不高，维护费用不高，运行成本低，可以满足最基本的输送设备启动需求。
由于输入轴与输出轴间不是刚性连接，因此可做到电机空载启动，也能对工作机械起到过载保护作用。
主要缺点：调速型液力偶合器是一种非线性机械动力设计，调速效果差，在低速运行时液体介质处于半激活状态，转动滑差较大，电机高速运转时液体介质容易发热，动力损耗较大，另外需要辅以大量稀油冷却润滑系统。
一般来说，比较常见的液力调逮装置功率不超过500kW，产品控制精度不高、技术性能较差。
比较适合初级工业生产企业。
有国产和进口产品，设备可选范围大，造价相对较低，国产设备时有漏油现象，影响了传动特性。
(2)CST可控启动传动装置。
其主要优点有：在初始启动段能以较低的速度运行，此时松弛的胶带被逐渐张紧，此后按最小的加速度完成输送机的启动过程，从而避免了启动对胶带及设备的冲击。
起动时间长短根据皮带输送机运行参数可由人工预先设定，可控性较好，可确保稳定的加速度斜率。
在微机控制系统下，可对多台不同的驱动电机进行控制，使得各电机均衡出力达到功率平衡的作用，避免因电机出力不均甚至是超负荷运转而导致的电机使用寿命缩短现象。
可以完全做到电机空载启动和延时顺序启动，避免了启动电流过大对电网造成的冲击，同时也有利于提高供电电网运行安全性．减少了对其他用电设备产生的干扰。
输出轴的转速可做到从零转速开始的无级调速，减少了启动冲击负荷，降低了输送带的最大张力，可降低电机功率、输送带强度等设备的配置，从而可降低设备造价，尤其是对大运量、长距离运输的皮带输送机，效果十分显著。
设备不是刚性连接可以很好的起到过栽保护作用，起动过程比较平稳，可延长输送设备使用寿命，传动效率高能起到节能的效果。
皮带机软启动装置PLC控制方法作者：吴耀伟来源：《科技资讯》 2011年第4期吴耀伟(中国平煤神马能源化工集团天力有限责任公司河南平顶山 467021)摘要:软启动装置是煤矿大型带式输送机不可缺少的部件,本文对部分软启动装置的工作原理做出说明,并就不同软启动装置的PLC控制算法进行分析,给出PLC控制流程框图。
同时指出了不同软启动装置编写程序及电控系统配置时需要注意的事项。
关键词:软启动带式输送机 PLC 控制中图分类号:TD5 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)02(a)-0069-02带式输送机是煤矿企业运输松散物料的连续高效运输设备。
随着经济发展,矿井生产规模不断扩大而在煤矿中大量应用,目前,煤矿带式输送机正在向大功率、长运距、高运量、多机驱动的方向发展,其安全性、可靠性及经济性日益为人们所关注。
在我国煤矿安全规程中,明确规定采用滚筒驱动带式输送机运输时,带式输送机应加设软启动装置,且对带式输送机起动加速度进行明确规定为0.1～0.3m/s2,因此对带式输送机软起动、软制动过程的控制研究成为保证带式输送机安全可靠运行的重要方面。
目前,在煤矿带式输送机的软启动装置主要机电液软启动和电气软启动,其中电气软启动主要有电气软启动器(可控晶闸管)及变频器(IGBT)等,但考虑控制性能、启动力矩、价格等因素,在带式输送机中使用并不广泛。
而机电液软启动在煤矿带式输送机中却大量应用,目前,机电液软启动主要有以下几种:调速型液力偶合器、液体粘性软起动装置、下运盘式制动器等。
1 调速型液力偶合器调速型液力偶合器是通过电动执行器的动作来改变偶合器的导管开度K,进而改变工作腔内工作油的充满度,从而实现带式输送机的调速,改变输出功率的大小,但需要增加行程开关对导管的上、下极限行程进行限制。
如果带式输送机为多机驱动方式,再把各电动机电流信号通过电流变送器采集到PLC,通过电流比较来判断各驱动电动机输出功率的大小,通过增大输出功率较小的偶合器导管开度,就可实现调速的自动控制及各电动机输出功率的基本平衡。
带式输送机软启动装置分析
常见的带式输送机软启动装置有：电阻启动装置、自耦合变压器启动装置、星角变压器启动装置、软启动器等。
1.电阻启动装置：电阻启动装置通过在电机启动过程中串联电阻限制电流，逐渐减小电流大小，实现电机平稳启动。
这种启动装置简单实用、成本低廉，但由于电阻的存在，使得电机启动效率较低，且存在能量浪费的问题。
2.自耦合变压器启动装置：自耦合变压器启动装置是通过改变电机的供电电压来实现电机的平稳启动。
在启动过程中，电压会逐渐升高，电流也会逐渐增大，从而实现电机的平稳启动。
自耦合变压器启动装置具有启动平稳、能量利用率高的特点，但体积较大，安装复杂，且成本较高。
3.星角变压器启动装置：星角变压器启动装置与自耦合变压器启动装置类似，通过改变电机的供电电压来实现电机的平稳启动。
不同的是，星角变压器启动装置在启动结束后，可以自动切换至全压运行，提高了电机的运行效率。
但该启动装置对电压的稳定性要求较高，且存在一定的能量损耗。
4.软启动器：软启动器是一种集成了多种保护功能的启动装置。
通过控制电源的频率和电压来启动电机，并实现平稳加速。
软启动器可根据实际需要调整启动时间和加速度，保护设备和输送带不受过大的启动电流和冲击负荷。
同时，软启动器还具有过载保护、过电流保护、短路保护等功能，可提高设备的稳定性和可靠性。
综上所述，带式输送机软启动装置在提高设备安全运行和工作效率方面起到了重要的作用。
在选择软启动装置时，需要根据设备的功率、负载特性和需求来综合考虑，以达到可靠、稳定和节能的目的。
煤矿带式输送机软启动装置的选型分析【摘要】带式输送机是现代化矿井生产中的主要运输设备，其重要性不言而喻，而软启动装置则又是带式输送机的关键部件，因此，选择技术先进、经济合理、安全可靠的软启动装置，对于长距离、大运量的带式输送机来说至关重要。
本文通过多种形式软启动装置优缺点的对比分析，提出了针对煤矿不同使用场合选用带式输送机软启动装置的基本经验。
【关键词】带式运输机；软启动；调速装置一、前言由于带式输送机具有运量大、效率高、成本低、事故少、管理维护简单、易于实现集中控制和自动化，已被广泛应用于国内大中型现代化矿井中。
近几年来，随着大型和特大型煤矿的不断建设，我国煤矿用带式输送机正在向长运距、高带速、大运量、大功率方向发展，特别是在煤矿井下运输系统和主斜井提升设备中，许多煤矿均采用带式输送机作为煤流运输设备。
软启动装置是带式输送机的关键部件，它直接影响到带式输送机运行的安全可靠性和经济效益。
因此，选择技术先进、经济合理、安全可靠的软启动装置，对于长距离、大运量、大功率的带式输送机来说至关重要。
二、软启动技术软启动技术是指带式输送机驱动系统在满载工况下，能够按照要求的速度逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动或停车。
对于长距离、大运量、大功率带式输送机而言，软启动技术不仅能有效地减小启动时电动机对机械传动系统和输送带的启动冲击，延长减速器和价格昂贵的输送带等关键部件的使用寿命，同时还能大大减小启动电流对电动机的冲击负荷以及对电网的影响，起到节能降耗、降档选型的作用、还可减少设备投资及运行费用，因而软启动技术在煤矿中得到越来越广泛的应用。
三、软启动装置的选型目前，煤矿常用的带式输送机的软启动装置有调速型液力偶合器、变频调速驱动装置、CST可控驱动装置和MST机械软启动传动装置等，各种软启动装置各有其特点。
1、变频调速驱动装置变频调速驱动装置的主要性能特点是：①完全可调节启动速率斜率，软启动、软制动性能良好；②占地少，无漏油麻烦；③节能效果明显，无运行功率损耗；④可以实现多台驱动电机之间的功率平衡；⑤响应速度快，调速性能好，对电网冲击小；⑥可以40%～100%的任何速度长期运行；⑦功率因数>0.96，谐波小，不需要谐波治理及功率补偿装置，有利于改善电网的用电质量；缺点是投资较高。
皮带运输机软启动介绍---为新景矿设计和旧矿井改造作参考新景矿使用变频器、CST。
BOSS。
降电压四种软启动设备，现介绍如下。
皮带软启动就是皮带运输机由静止逐渐无极加速到额定速度。
它的总优点是避免了启动时的冲击力，即对皮带没有冲击力、电机减速器没有冲击力、机架、皮带滚煤业冲击力。
尤其是对皮带的张力要求降低，对皮带接头的强度要求降低。
可以选择应用低强度皮带、减速器和驱动单元。
可以选择低功率电机、低容量变压器（可以根据运行的功率考虑，而不是启动功率）。
避免皮带上下颠簸造成的撒煤。
要求皮带巷道的平缓度降低。
一、变频软启动变频技术应用非常广泛，日趋成熟。
大型直流远距离输电，变频调速电力机车，变频电牵引采煤机，变频空调、冰箱等等都应用了变频技术。
德国的工作溜已经配备上变频器。
不久的将来我们也会使用变频器工作溜，好处是用普通的异步电动机代替现有的双速电机（双绕组体积大），用单条电缆代替现有的双条电缆，无极加速代替现有的双速溜。
变频器是电机调速的发展方向，今后用途会更广。
新景矿使用唐山开诚公司生产的防爆变频软启动。
额定功率100KW，额定电压1140V。
2004年6月安装在井下北石门皮带运输机，该运输机为1.4米钢丝绳芯皮带，额定带速3.15米/秒，运输长度2271米，机头两台315KW电机拖动，中间一台315KW电机拖动（距离机头1400米）。
安装变频器的原因：该皮带启动力矩小，不能满足带载启动皮带的要求。
曾经多次因为启动不了，而组织人员往下攉煤，减轻符合启动皮带后，再往皮带上攉煤。
安装变频器后的效果：为加变频器以前，经常压住皮带开不动，运力约1000吨/时，加装变频器以后，运力达到1400吨/时。
变频器原理:先将工频（50HZ）三相交流桥式整流，电容滤波，变成直流电，然后由PLC按照正弦波的波形大小（把每个波形分割成很多段）控制开关管的导通时间（导通时间段，产生的电压低；导通时间长，产生的电压高），就可产生近似的正弦波。
皮带机的软启动装置皮带机的软启动装置软启动技术是解决带式输送机大功率驱动系统所遇问题的核心技术。
早在六十年代国外就已广泛使用，直到八十年代末国内才开始使用。
综合国内外现有的带式输送机软起动系统，目前主要有以下几种形式：液力偶合器、调速型液力偶合器、液体粘性软起动(如美国生产的CST 系统)、德国生产的可控硅电机等。
目前带式输送机软起动主要的研究方向分两个方面：一方面是随着大功率半导体器件、大规模集成电路以及电子技术、控制技术的发展而开发出高性能、高可靠性的电气调速系统，主要有交流调压、可控硅直流调速、变频调速等；另一方面则主要是从传动装置出发，开发一系列的能空载起动、速度可调的软起动装置，主要有调速液力偶合器、液体粘性软起动装置(如CST系统)等。
这三种方式都是通过异步电机+减速器来实现整机的低速启动及运转。
（1）调速型液力偶合器驱动系统调速型液力偶合器主要由偶合器、电动执行器、稀油润滑装置与油箱等组成。
其工作原理是利用液态传动介质来传递动力，通过调节偶合器工作腔内充液量的多少，来控制偶合器输出轴的转速，达到输送机的可控软启动。
先由电动机带动偶合器的泵轮空运转，然后向偶合器工作腔内注入液态传动介质液。
当导流管处于最里边位置时，进入工作腔中的传动介质液全部由导流管流回油箱，此时涡轮与输出轴不转动。
当电动执行器带动导流管缓慢向外移动时，进入导流管流回油箱的传动介质液逐渐减少，而进入工作腔中的传动介质液逐渐增多。
在高速旋转的泵轮叶片带动下，传动介质液形成高压高速液流，冲向涡轮叶片，使涡轮与输出轴逐渐转动起来。
随着工作腔内传动介质液的不断增多，涡轮与输出轴的转速也就逐渐增加，直至达到额定转速。
只要控制导流管向外移动速度，就可使带式输送机按照设定速度曲线平稳启动。
采用调速型液力偶合器驱动控制方法的优点:1)实现电动机空载启动，能利用其尖峰力矩作为启动力矩，提高其启动能力，缩短了电动机启动时间，使皮带滞后于电动机缓慢启动;2)功率平衡达士5%，启动加速度0.1-0.3m/s2;3)隔离扭矩，减缓冲击，防止动力过载，保护电动机及带式输送机主要部件，不会因过载而损坏。
能实现多机顺序启动，减少对外界电网的冲击;4)结构简单可靠，无机械磨损，能在环境恶劣条件下工作，无需特殊保护，使用寿命长，运营费用低，易于实现输送机的自动控制。
然而，由于调速型液力偶合器为工业通用性产品，不是使用在带式输送机上的专用产品，对大功率长距离带式输送机采用调速型液力偶合器驱动的控制没有达到较为满意的性能指标及精度要求，在大功率长距离带式输送机上应用还不多。
（2）CST可控启动传输系统CST可控驱动系统是美国道奇·兰斯电气公司开发生产的一种专用于大型、重载带式输送机的驱动系统，是带有电--液反馈控制及齿轮减速器，在低速轴端装有线性、湿式离合器的机电一体化的高技术驱动系统。
典型的CST系统由以下部分组成：机械传动系统；电-液控制系统；风冷热交换器；油泵系统；冷却控制系统。
其工作原理是：根据实际情况，可通过控制器设置所需要的加速度曲线和启动时间。
在收到启动信号后，电动机空载启动，达到额定速度后，液压系统开始增加离合器反应盘系统的压力。
当反应盘相互作用时，其输出力矩将与液压系统的压力成正比。
设在输出轴上的速度传感器，检测出转速并反馈给控制系统，该速度信号将与控制系统设定的加速度趋向比较，其差值将用于调整反应盘压力，从而确保稳定的加速度斜率。
反之，当收到停车信号时，液压系统开始减小对反应盘系统的压力，通过调整液体压力，从而获得一个恒定的减速度而停车。
采用CST驱动装置控制方法的优点：1)启动平稳，可实现S型曲线启动；2)传动效率高;3)可调速度10%-99%；4)功率平衡精度范围可达±3%；5)保护功能齐全;CST驱动装置的缺点:1)调速系统与减速器合为一体，体积大，安装不便;2)在高速轴上配置逆止器、制动器困难;3)系统为机、电液一体化，复杂且维护困难，备品备件依赖进口，后期运行成本高、经济性差。
（3）变频调速系统变频器通常由一个可控整流电路和一个逆变电路组成，控制整流电路以改变输出电压，控制逆变电路以改变输出频率。
电机变频调速软启动的主要原理是：通过改变感应电机的磁通量控制输出扭矩，可以提供适当的启动扭矩和相当精确的控制，能够使机械可靠地变速运行，并有能力在低速时连续运行。
采用电机变频调速软启动技术，可实现变频电机转速从0到额定转速平滑过渡，减少对机械部分的冲击，降低胶带的启动张力；可实现多台变频器保持同样的速度给定，从而使各驱动电机同步运行，实现多电机的功率平衡；高压变频器调速范围可达10：1以上，以满足不同运输量及检修等需要，而且调速稳定性高，精度可达到0．1 Hz；节能效果好，功率因数高，无转差损耗，效率高，并且效率不随调速范围而改变，还可以根据不同的运输量要求，适当降低运行频率，得到良好的节能效果；变频器维护费用低，在设备正常运行时无消耗品；安全性好，有过载保护。
其缺点是：变频调速操作复杂，需要对操作人员进行专门的培训；变频器价格较高。
在带式输送机软启动方案中采用调速型液力耦合器调速和CST 可控启动传输系统，基本能满足软启动的要求，但工作可靠性、调速性能、功率平衡性能、速度同步性能等均不理想，且体积重量大，安装调试不便，维护费用高。
电机变频调速在带式输送机的运用，较好解决了上述存在的问题。
电机变频调速软启动装置，通过变频器控制变频调速三相异步电机频率，经过联轴器和减速器，将扭矩传递给传动滚筒，从而带动带式输送机的运行。
这种力矩传递方式要经两道联轴器，多级减速器齿轮等传动环节，机械效率低。
同时，要常对减速器等部件进行保养、维护、且更换频率较高。
节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。
国家在机械行业逐渐加大淘汰原有的高能耗机电产品的力度，鼓励、扶持发展高效节能电机，促进电机工效，提高其用能效率，提高节能型机电产品设计制造水平和加工能力。
直驱式电机是简化传动系统的有效途径，而直驱式永磁电机是提高传动效率、简化传动结构的最主要的有效方法，其主要措施是用“高效低速大转矩永磁同步电机”取代传统的三相异步电机，革命性地抛弃了减速器、液力耦合器，用电机直接带动生产机械，使传动系统结构简化、效率提高、噪音低、免维护，且省去了定期更换润滑油的工作，减少了环境污染。
近些年，随着技术的进步，价格的降低，永磁电机发展越加成熟。
永磁电机与原有异步电机相比，主要有以下优点：效率高永磁电机用永磁体取代电励磁，无励磁损耗；转子无绕组，无转子铜耗，无转子铁耗，效率比同容量异步电动机提高3％-12％，并且在体积和最高工作转速与异步电动机相同的情况下，输出功率也高出10％-30％，且与异步电机在负载较轻时，效率降低相比，永磁电机在20％-120％负载时均可得到较高效率。
体积小1983年高性能钕铁硼(NdFeB)永磁材料的问世，使永磁电机产生了里程碑式的发展。
钕铁硼具有很高的磁能积，它的剩余磁感应强度、矫顽力都较大，用较少的钕铁硼永磁体就能产生足够的电机磁能积，因此电机体积、尺寸可以大为减小。
永磁同步电动机转子级数多，多极电机可显著减小定、转子铁心轭部高度，从而减少铁心用量，减小电机体积。
启动转矩大常规异步电动机启动转矩倍数和最大转矩倍数都有限，为达要求，需选择更大容量的异步电动机，而到了正常运行状态，异步电动机则又处于轻载运行状态，效率和功率因数均较低。
永磁同步电机因级数多，输出转矩可达异步电机的数倍以上，可满足负载大时的启动。
低速大转矩的永磁同步电机可省去减速器，直接与负载相连，同时减小了振动和噪声。
若用永磁同步电机取代三相异步电机，配合变频器直接连接传动滚筒，可提高带式输送机传动系统效率。
选用高效的永磁驱动系统，由永磁同步电机与变频器相结合实现动力传递，可省去减速器和一道联轴器，使整个驱动系统具有高效、节能、低噪音、免维护；输出转矩大、启动平稳、结构紧凑、体积小、重量轻等优点。
永磁电机驱动系统中应用的永磁同步电机较传统电机节能率约为30％以上，符合我国大力开发节能产品产业政策。
随着各行各业体制改革的深入发展，大量应用高效节能的永磁同步电机将成为今后发展的主流，永磁电机驱动带式输送机正是这一发展的实践应用方向，具有深远的社会意义。
在国外，直驱式永磁电机上的研发上较为突出。
瑞士ABB公司开发了电压范为400-690 V、转速127-750rpm、功率17-2592kW的直驱式电机，效率最高达98.1％，功率因数达0.95。
西门子公司研制的1FW3系列直驱式电机，转速在150-750rpm，功率范围在3.1-380kW，输出转矩100-7000Nm；1FW6系列直驱式电机，转速在40～650 rpm，额定输出转矩109-5760Nm。
在直驱式永磁电机应用方面，国外将永磁同步电机应用于电梯拖动的曳引机，转矩提高了十几倍，取消了庞大的齿轮箱，通过曳引轮直接拖动轿厢，明显减小了振动和噪声。
在船用吊舱式电力推进器方面，国外将低速大转矩的永磁同步电动机置于船舱外的吊舱，无需原来的传动系统，直接驱动螺旋桨，实现船舶的运行和控制。
在国内，北京百正创源已有400kW的三驱永磁同步直驱系统运用于带宽1400mm的带式输送机上的案例。
我国稀土资源丰富，稀土材料是永磁材料的主要成分，为此充分发挥我国稀土资源的优势，大力开展和推动永磁同步电动机系统的应用和研究，对节能和满足上述各种需求是具有重大战略意义的。
带式输送机作为煤矿最普遍使用的传输系统，正向着长距离、大运量等方向发展。
对驱动装置的效率、节能、稳定、安全、方便、环保等方面将会有更高的要求。
此项目的研制成功将填补大功率永磁电机驱动系统在带式输送机上应用的空白，将推动带式输送机向清洁、高效、节能、智能等方向的发展。
