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綜述
    帶式輸送機(jī)是礦山、化工、電力等部門廣泛使用的運(yùn)輸設(shè)備，、該類設(shè)備要求有較小的啟動(dòng)和停車加速度，正常運(yùn)行時(shí)要求有較均衡的張力和穩(wěn)定的傳動(dòng)力矩；同時(shí)還需要對(duì)輸送帶的跑偏、斷帶、縱撕、煙霧、打滑、維料、事故急停、溫度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)；對(duì)多條帶式輸送機(jī)連續(xù)輸送的系統(tǒng)，還要對(duì)各條輸送機(jī)的起停順序進(jìn)行聯(lián)鎖控制，以防堆料；對(duì)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸送機(jī)，還需控制各電機(jī)的起停次序，以防電網(wǎng)波動(dòng)引起共振，導(dǎo)致電網(wǎng)癱瘓；帶式輸送機(jī)的張力在不同的運(yùn)行階段其控制值也不相同；同時(shí)，在輸送帶運(yùn)行的過程中，許多保護(hù)功能要控制電源開關(guān)的動(dòng)作，并根據(jù)電機(jī)功率情況來判斷和控制各傳動(dòng)設(shè)備的輸出功率，以保證各設(shè)備出力均衡，確保整個(gè)輸送機(jī)良性運(yùn)行。
    在過去，帶式輸送機(jī)系統(tǒng)通常的啟動(dòng)和減速曲線控制使用的都是—個(gè)基于速度和時(shí)間的“線性”加速度和減速度曲線，但是這種“硬”啟動(dòng)會(huì)對(duì)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生很多問題。“硬”啟動(dòng)除了會(huì)損壞輸送帶和接頭外，對(duì)于長(zhǎng)距離輸送機(jī)還可能產(chǎn)生其它不尋常的問題，例如加速過猛以及產(chǎn)生諧振對(duì)輸送的破壞等。輸送機(jī)有兩個(gè)極端的載荷狀況：空載輸送機(jī)只需要最小的扭矩達(dá)到脫離和加速狀態(tài)，而滿載則需要最大的扭矩。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須能夠調(diào)節(jié)輸出扭矩。
    CST(可控啟動(dòng)傳輸裝置)是一種可變扭矩輸出的機(jī)械傳輸驅(qū)動(dòng)器，一種可在運(yùn)行時(shí)連續(xù)地調(diào)節(jié)有效速度減速比的設(shè)備。它可以輸出一個(gè)預(yù)張緊扭矩使帶式輸送機(jī)由靜止達(dá)到啟動(dòng)點(diǎn)，進(jìn)而使整個(gè)輸送帶動(dòng)起來，最后以一個(gè)能帶動(dòng)不同負(fù)載輸送機(jī)運(yùn)行的扭矩加上一個(gè)恒定的加速扭矩使整個(gè)系統(tǒng)的部件逐漸由靜止?fàn)顟B(tài)加速至最后的設(shè)計(jì)速度。這一過程輸送機(jī)系統(tǒng)所受到的沖力以及拉伸力最小，CST是一理想的啟動(dòng)控制系統(tǒng)。
一、CST工作原理
    CST是用于大慣性負(fù)載平滑起動(dòng)的多級(jí)減速齒輪裝置。CST的主要結(jié)構(gòu)包括減速齒輪箱、滑油冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和基于可編程控制器(PLC)的控制裝置。
    CST減速齒輪箱由三部分組成：輸入軸齒輪組、輸出軸行星齒輪組和離合器部分。輸入軸的斜齒輪將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到太陽輪上，并通過太陽行星輪之間的嚙合將運(yùn)動(dòng)傳遞到與行星輪一體的輸出軸上，驅(qū)動(dòng)輸出軸運(yùn)動(dòng)。動(dòng)摩擦片在外圈方向上通過鍵槽固定在齒圈／制動(dòng)盤上，并隨齒圈／制動(dòng)盤同步旋轉(zhuǎn)。靜摩擦片在內(nèi)圈方向通過鍵槽固定在輸出軸體上。內(nèi)外兩層摩擦片交叉布置，相互隔離。調(diào)整環(huán)形活塞上的液壓，可控制摩擦片之間的壓力，并導(dǎo)致摩擦片之間的間隙產(chǎn)生變化。環(huán)形活塞上未施加控制壓力時(shí)，齒圈／制動(dòng)盤處于自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，CST不傳遞運(yùn)動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用中，在帶式輸送機(jī)起動(dòng)初期輸出軸由于負(fù)載力矩作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)逐漸增大外部液壓控制作用時(shí)，環(huán)形活塞將逐漸壓緊離合器，由于摩擦作用齒圈，制動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)速度將減慢；根據(jù)作用與反作用原理，與輸出軸固定的摩擦片將受到反向作用力，當(dāng)施加的控制壓力能提供足夠的起動(dòng)力矩時(shí)，輸送機(jī)就起動(dòng)了。調(diào)節(jié)活塞上的液壓壓力，可精確控制輸入軸電機(jī)傳送到CST輸}B軸的力矩。
    冷卻系統(tǒng)用于帶走由于動(dòng)摩擦片和靜摩擦片相對(duì)運(yùn)動(dòng)所帶來的損耗熱量。冷卻系統(tǒng)可以采用油，空氣或油／水熱交換器方式，通過相等容量冷卻泵的運(yùn)行，促使冷卻油在CST油箱、熱交換器和離合器之間循環(huán)流動(dòng)以保證CST的安全運(yùn)行。
    CST控制系統(tǒng)為“閉環(huán)”和“反饋”控制。在起動(dòng)階段，控制系統(tǒng)通過傳感器監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的各種參數(shù)比如：電機(jī)功率、輸送機(jī)速度、張力等，對(duì)起動(dòng)過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制、限制或優(yōu)化一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。閉環(huán)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)整對(duì)于一空載輸送機(jī)到滿載啟動(dòng)時(shí)所應(yīng)施加的力，對(duì)每一條輸送機(jī)，PLC程序中的控制算法和調(diào)節(jié)參數(shù)都為成功的起動(dòng)作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。最通常的輸送機(jī)起動(dòng)閉環(huán)控制為速度信號(hào)作反饋的速度控制以及張力或功率作反饋的力矩控制。
二、CST運(yùn)行狀態(tài)
    以下闡述_『運(yùn)行帶式輸送機(jī)CST的幾個(gè)狀態(tài)：
    狀態(tài)-0:待機(jī)狀態(tài)
    CST控制系統(tǒng)在檢測(cè)到以下狀態(tài)完備后發(fā)出“備車”信號(hào)，操作員可起動(dòng)帶式輸送機(jī)。
   狀態(tài)一1：起動(dòng)狀態(tài)
   在操作員發(fā)出帶式輸送機(jī)“起動(dòng)”信號(hào)后，PLC中的控制程序?qū)⑵饎?dòng)冷卻泵和主電機(jī)。多機(jī)系統(tǒng)中，主電機(jī)起動(dòng)間隔為5s以避IH=起動(dòng)電流沖擊。離合器壓力將預(yù)壓至10%，保證冷卻油預(yù)先充滿離合器摩擦片間隙。
   狀態(tài)-2:預(yù)壓狀態(tài)
   各驅(qū)動(dòng)器的壓力模塊保持在自動(dòng)壓力反饋的閉環(huán)回路方式。，前置
控制被應(yīng)用于每個(gè)壓力模塊來逐漸增加離合器上的壓力，最終達(dá)到
10%的控制壓力范圍、
  狀態(tài)-3：嚙合狀態(tài)
  在檢測(cè)到輸送機(jī)速度>3%時(shí)，輸送機(jī)就進(jìn)入了嚙合狀態(tài)。在此狀態(tài)下，速度逐漸上升，而功率模塊處于功率平衡控制模式下。在檢測(cè)到速度后，需利用一段緩沖特性來提升起動(dòng)性能，緩沖期間速度將保持在5%左右。緩沖時(shí)間可在5~20s之間調(diào)整。
   狀態(tài)-4:加速狀態(tài)
   緩沖結(jié)束后，速度模塊設(shè)定將按預(yù)設(shè)的“S”加速度曲線上升至滿速。加速時(shí)間可在30~300s之間進(jìn)行調(diào)整，加速狀態(tài)期間熱交換器風(fēng)機(jī)將起動(dòng)運(yùn)行。
   狀態(tài)-5:滿速狀態(tài)
   在檢測(cè)到輸送機(jī)速度>95%時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入滿速運(yùn)行狀態(tài)，用戶可起動(dòng)加料設(shè)備。速度設(shè)定一般保持在98%或100%。主驅(qū)運(yùn)行在恒速閉環(huán)控制模式上，而從驅(qū)處于功率平衡控制狀態(tài)。運(yùn)行期間，功率控制都應(yīng)控制在±2%的誤差范圍內(nèi)。
狀態(tài)-6:減速狀態(tài)
   正常運(yùn)行期間，發(fā)生任何CST故障或用戶停機(jī)指令都將導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入減速運(yùn)行狀態(tài)。輸送機(jī)按沒定曲線停機(jī)，停機(jī)時(shí)間不小于自然停車時(shí)間，可按需要調(diào)整。當(dāng)速度<5%時(shí)，減速狀態(tài)結(jié)束，制動(dòng)閘制動(dòng)。
三、CST的優(yōu)點(diǎn)
    1、CST可以使輸送帶以良好的方式平滑起動(dòng)
    基于輸送機(jī)動(dòng)態(tài)控制原理，CST程序中的控制算法和參數(shù)調(diào)整可以使輸送機(jī)以良好的方式起動(dòng)——按照“S”形加速度曲線啟動(dòng)。
    CST的控制算法基于以下加速度曲線公式：
    如圖所示，加速度曲線從0開始，平滑地在T/2時(shí)間內(nèi)上升至最大值，然后對(duì)稱地下降，當(dāng)輸送機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)速度時(shí)變?yōu)閛。加速度曲線是一“S”形曲線。
    這樣的加速度曲線可以減小輸送機(jī)空載或滿載起動(dòng)時(shí)帶來的瞬時(shí)尖峰張力，從而得到一個(gè)滿意的動(dòng)態(tài)結(jié)果。對(duì)于長(zhǎng)輸送機(jī)，在“S”形曲線內(nèi)加上一段緩沖時(shí)間會(huì)使起動(dòng)效果更加完美緩沖時(shí)間使得輸送由剛開始的松弛狀態(tài)變得拉緊，并使所有的輸送機(jī)部件在進(jìn)行大扭矩加速之前在非常低的扭矩和速度下都進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，這可以消除輸送機(jī)啟動(dòng)過程中產(chǎn)生的過大應(yīng)力。
2、CST可實(shí)現(xiàn)電機(jī)負(fù)載平衡分配
    輸送機(jī)大多是由多個(gè)不同的滾筒驅(qū)動(dòng)，多滾筒驅(qū)動(dòng)目的在于保持或降低輸送帶強(qiáng)度的同時(shí)，增加驅(qū)動(dòng)功率。多級(jí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方式要求驅(qū)動(dòng)裝置之間的負(fù)載平衡分配以減小輸送機(jī)各個(gè)部分的負(fù)載和直力影響。對(duì)于多于一個(gè)CST驅(qū)動(dòng)裝置的輸送機(jī)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)必須保證電機(jī)負(fù)載平衡分配。CST系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)這種功能，通過配置主驅(qū)和從驅(qū)的方式可實(shí)現(xiàn)負(fù)載的平衡分配。
3、CST離合器吸收負(fù)載的波動(dòng)和沖擊
   控制扭矩的粘滯性離合器位于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出端，使CST具有扭矩限制保護(hù)功能，這消除了大負(fù)荷對(duì)輸送機(jī)的沖擊通過扭矩限制保護(hù)部分進(jìn)入減速器和電機(jī)的可能性。大多數(shù)輸送機(jī)都是多滾筒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，輸送機(jī)運(yùn)行過程中驅(qū)動(dòng)器之間恰當(dāng)?shù)呢?fù)載平衡可以使輸送機(jī)所有部件上所受到的負(fù)載應(yīng)力減到最小。從而防止輸送帶接頭、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)減速器以及其它機(jī)械部件的損壞。
    通過對(duì)使用和不使用CST的兩條輸送機(jī)現(xiàn)場(chǎng)觀察，當(dāng)有大煤塊落到兩條輸送帶上時(shí)，不使用CST的輸送機(jī)引起電機(jī)功率讀數(shù)出現(xiàn)非常大的波動(dòng)，這說明電機(jī)／齒輪以及結(jié)構(gòu)件滾筒、托輥等正受到強(qiáng)烈的負(fù)載沖擊。而另一條功率波動(dòng)很小，這說明CST驅(qū)動(dòng)器的輸出端的濕式離合器吸收了沖擊，因此較好地保護(hù)了電機(jī)、齒輪箱、滾筒及托輥。
4、CST設(shè)有警告＆安全閉鎖
    CST的PLC控制系統(tǒng)將顯示以下警告信息，但這不會(huì)停輸送機(jī)，也不會(huì)跳電機(jī)，
    ●測(cè)量傳感器讀數(shù)超出范圍（壓力、溫度、速度、功率）
    ●輸送帶高／低打滑(±lO%)
    ●電機(jī)輕過載（≥100%額定功率）
    ●PID誤差過高，低
    ●功率平衡超限(>±20%)
    以下故障將引起輸送機(jī)停車（CST離合器脫7F），但主電機(jī)不需要停。
    ●主電機(jī)、冷卻泵或風(fēng)扇啟動(dòng)器故障
    ●主電機(jī)過載（>llO%額定功率）和／或功率信號(hào)故障
    ●cST油溫過低(<0℃)或過高(> 65qC)
    ●離合器壓力啟動(dòng)時(shí)過低(<5%)
    ●離合器壓力過高（>98%）
    ●功率平衡超限(>±30%)
    出現(xiàn)以下跳閘故障，PLC控制系統(tǒng)將立即停車并跳電機(jī)。
    ●冷卻和，或軸承潤(rùn)滑失敗(<10%)
    ●油溫過高(> 82℃)
    ●電機(jī)嚴(yán)重過載（運(yùn)行時(shí)連續(xù)3次超過110%額定功率）
    ●外部急停輸入
5、其它方面
    可以使主電機(jī)在空載狀態(tài)下起動(dòng)，從而減小了起動(dòng)沖擊電流并縮短了起動(dòng)時(shí)間。同時(shí)允許操作員更靈活的帶式輸送機(jī)起停操作，而無需反復(fù)起停主電機(jī)。在多驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)系統(tǒng)中，可以離線處理（停止）某臺(tái)CST的運(yùn)行而不影響其它CST正常運(yùn)行。也可以控制各電機(jī)的起停次序，以防電網(wǎng)波動(dòng)引起共振，導(dǎo)致電網(wǎng)癱瘓等滿足帶式輸送機(jī)很多需求。
結(jié)束語
    通過事實(shí)證明，顧橋礦井下帶式輸送機(jī)使用CST作驅(qū)動(dòng)降低了電耗，還較好地保護(hù)了電機(jī)、齒輪箱、滾筒以及托輥等部件并延長(zhǎng)了它們的使用壽命，為新型礦井節(jié)支降耗。
   三門峽富通新能源可以根據(jù)的用戶的需求訂做各種類型的皮帶輸送機(jī)。