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0、引言
    隨著煤礦高產(chǎn)高效工作面的發(fā)展，大運量、長運程、高帶速膠帶機(jī)越來越多地被設(shè)計、制造并投人運行。大型機(jī)種的使用，使膠帶機(jī)存在的沖擊載荷大、成本高、壽命短、驅(qū)動電機(jī)出力不均勻而導(dǎo)致燒毀電機(jī)等問題更加尖銳地暴露出來。為此，國內(nèi)外都對膠帶機(jī)的軟啟動及功率平衡技術(shù)進(jìn)行了研究探討。目前國內(nèi)主要采用的變頻調(diào)壓調(diào)速裝置及不可調(diào)液力耦合器等，前者設(shè)備維修難度大，后者體積大，故各廠家都在尋求新型產(chǎn)品。國外產(chǎn)品主要有美國DODGE公司的CST可控驅(qū)動裝置、德國VOITH公司的調(diào)速型液力耦合器、英國的開關(guān)式磁阻控制器等。我周目前主要使用調(diào)速型液力耦合器和可控硅軟啟動。實踐表明：調(diào)速型液力耦合器不能在低速段提供穩(wěn)定平衡的加速度，而且控制特性也不準(zhǔn)確，輔助設(shè)備多，控制過程滯后、方法復(fù)雜，維護(hù)不便；可控硅軟啟動受到隔離和散熱等因素的制約，容量不能太大，并容易引起電機(jī)附加的軸向振動。運用CST可控裝置實現(xiàn)軟啟動，不僅能對膠帶輸送機(jī)進(jìn)行充分的優(yōu)化控制，如加減速、驗帶、過載、功率平衡、運行調(diào)節(jié)等，而且可靠性高，有較強(qiáng)的適應(yīng)性和組網(wǎng)能力，可方便靈活地和膠帶機(jī)控制系統(tǒng)配套使用，因此如經(jīng)濟(jì)條件允許，可采用DODGE公司的CST可控驅(qū)動裝置。
1、CST裝置簡介
    CST（可控啟動傳輸裝置）是一個由多級齒輪減速器加上濕式離合器及液壓控制部分組成的系統(tǒng)，是專門為平滑啟動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離運輸機(jī)而設(shè)計的。CST的輸出扭矩是由液壓控制系統(tǒng)控制的，可隨著離合器上所加的液壓壓力而變化。CST是集減速、離合、調(diào)速、液控、電控、冷卻、運行監(jiān)測及裝置自診斷為一體的高科技產(chǎn)品，由主體部分、液壓驅(qū)動器、冷卻系統(tǒng)、電控器及傳感器等部分組成。其主體結(jié)構(gòu)主要包括輸入、輸出和盤組件3部分。液壓驅(qū)動器一般由機(jī)械驅(qū)動液壓泵和壓力控制閥組成，用來控制盤組件的液壓力。電控器用來控制CST按設(shè)定的流程運行，監(jiān)測運行全過程，并和其他系統(tǒng)組網(wǎng)。冷卻系統(tǒng)用于消除盤組件動、靜片之間相對運動而產(chǎn)生的熱量。傳感器則為電控器提供檢測信號，以便監(jiān)測CST運行全過程，主要包括油箱溫度、冷卻液流量和壓力、潤滑壓力、盤組件液壓、輸入和輸出轉(zhuǎn)速等。
    CST對負(fù)載的啟動調(diào)速。電動機(jī)運行時，CST通過輸入部分帶動輸出部分的太陽齒輪，太陽齒輪帶動行星齒輪轉(zhuǎn)動。因盤組件上無液壓力，環(huán)齒輪自由旋轉(zhuǎn)，而行星輪支座不旋轉(zhuǎn)，即輸出軸不轉(zhuǎn)，沒有轉(zhuǎn)矩輸出，驅(qū)動電機(jī)空載啟動。電機(jī)完成啟動過程達(dá)到穩(wěn)定工作區(qū)后，通過液壓驅(qū)動器按設(shè)定要求調(diào)節(jié)盤組件的液壓力，環(huán)齒輪旋轉(zhuǎn)受阻，行星齒輪則開始在環(huán)齒上滾動，當(dāng)行星支座上有足夠的轉(zhuǎn)矩克服負(fù)載的阻力時，輸出軸帶動負(fù)載按照設(shè)定的加速度特性加速，達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，環(huán)齒輪停轉(zhuǎn)，可控啟動完成。
2、CST控制與傳統(tǒng)軟啟動的比較
    ①CST的主要特點是能夠在啟動、加速及停車過程中平滑地控制皮帶速度，避免瞬時張力變化對皮帶機(jī)系統(tǒng)的沖擊和破壞。大同煤礦集團(tuán)公司塔山主井3 500 m系統(tǒng)中使用的3臺1950kV CST，每一臺的啟動過程都是曲線啟動，這就確保了皮帶機(jī)在啟動開始各設(shè)備都處于低速、低啟動力矩狀態(tài)，降低了各種應(yīng)力沖擊。而傳統(tǒng)使用的液力耦合器軟啟動，啟動時間很短而無法控制，在啟動初期皮帶機(jī)受到的應(yīng)力的變化相當(dāng)大，有可能損壞膠帶或其他部件。同樣，在減速過程中也可以通過編程實現(xiàn)曲線減速。
    ②在大同煤礦集團(tuán)公司塔山礦主井3臺驅(qū)動系統(tǒng)中，通過控制器內(nèi)部的功率閉環(huán)實現(xiàn)3臺CST之間的功率平衡。當(dāng)某臺CST出現(xiàn)打滑時，通過功率平衡控制系統(tǒng)自動對其他CST離合器的壓力進(jìn)行控制，以此閉環(huán)實現(xiàn)多臺驅(qū)動速度的一致。這在傳統(tǒng)軟啟‘動中是無法實現(xiàn)的。
    ③普通液力耦合器多臺驅(qū)動裝置啟動時，幾臺主電機(jī)同時啟動，啟動電流相當(dāng)大，對電網(wǎng)的要求相當(dāng)高。即使是可控硅調(diào)速軟啟動，它也只能根據(jù)啟動負(fù)載選擇主電機(jī)，主電機(jī)選用功率大，電網(wǎng)負(fù)荷也很大，并且一般也實現(xiàn)不了多臺電機(jī)按要求順序啟動。如選用CST控制，首先在主電機(jī)的選用上只需根據(jù)運行負(fù)荷選用主電機(jī)就可以了，這在成本控制上空間就很大；另外，它的空載啟動特性可以有效地減小系統(tǒng)的啟動電流，縮短啟動時間，減小對電網(wǎng)的沖擊。就塔山主井皮帶主電機(jī)的選用而言，3xl600kW、10 kV，啟動電流只有35A，啟動時間60s，CST效率可達(dá)98%，并且是3臺依次啟動，所以對上級電網(wǎng)的要求較低。
3、CST和膠帶機(jī)控制系統(tǒng)的配套使用
    目前國內(nèi)煤礦采用CST的膠帶機(jī)，其控制系統(tǒng)可以選用天津貝克公司的集中控制系統(tǒng)，其最主要的優(yōu)點是可以現(xiàn)場編程，該系統(tǒng)是礦用本質(zhì)安全型設(shè)備，核心為現(xiàn)在較為流行的工業(yè)計算機(jī)，主要由控制器、電源箱和接口電路以及沿線急停和智能設(shè)備組成。控制器是系統(tǒng)的主要部件，負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)的所有故障任務(wù)和各種輸入輸出功能，由CPU模塊、LINIE模塊、語音模塊等組成，接口較為完善，串口和RS232、以太網(wǎng)接口等為地面監(jiān)控和管理提供方便。LINIE模塊用來負(fù)責(zé)各控制器的通訊。語音模塊負(fù)責(zé)全線的通話和預(yù)警。接口箱主要負(fù)責(zé)各種模擬和數(shù)字信號的采集以及接點和開關(guān)量的輸入輸出，其中包括皮帶各種保護(hù)傳感器和CST各種信號的協(xié)助處理。輸出部分受CPU模塊的控制，CST所需各種控制輸入信號包括啟車停車以及故障信號等都由它來完成。系統(tǒng)配以真空磁力啟動器（或高低壓控制柜）、各種保護(hù)傳感器、執(zhí)行器、信號聯(lián)絡(luò)和語音通信裝置，構(gòu)成具有控制、保護(hù)、通信、信號傳輸綜合功能的控制系統(tǒng)，功能齊全，控制可靠，得到了廣泛的應(yīng)用。為了達(dá)到最佳控制效果，CST和貝克控制系統(tǒng)配套使用時，采取發(fā)揮各自優(yōu)勢又合理有機(jī)配合的原則，即加速度、驗帶、過載、功率平衡、運行調(diào)節(jié)等控制功能以及相關(guān)的傳感器監(jiān)測信號由CST完成，而控制主電機(jī)啟停、保護(hù)、通信、信號、組網(wǎng)等功能則由貝克完成。所有的控制操作命令均在貝克控制臺上進(jìn)行，CST和貝克之間的聯(lián)系信號盡可能合理有效。
4、應(yīng)用大型CST的問題
    至今國內(nèi)還沒有生產(chǎn)大型CST的能力，購置國外產(chǎn)品投資很大；為了保證不影響生產(chǎn)，須超量儲備零部件甚至整機(jī)，又需要30%~50%的投資；另外，有些故障的判斷和處理須聘請外方技術(shù)人員指導(dǎo)，有些損壞的零件也得到境外修復(fù)，增加了維護(hù)成本。因此，推廣應(yīng)用大型CST可控裝置主要問題是經(jīng)濟(jì)投資問題。目前還沒有進(jìn)行CST和其他方式的綜合經(jīng)濟(jì)效益的詳細(xì)和準(zhǔn)確的比較分析，有待進(jìn)一步研究。
5、結(jié)語
   CST可控驅(qū)動裝置和膠帶機(jī)控制系統(tǒng)配套使用能大大改善膠帶機(jī)的技術(shù)性能，延長膠帶機(jī)使用壽命，減少維護(hù)費用，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。