溫顯航+劉銀民+張正春

摘要：隨著礦山企業(yè)機械化程度的提高，大功率運輸設(shè)備逐漸得到廣泛的應(yīng)用，其啟動的過程直接影響運輸設(shè)備的使用性能。選擇良好的軟啟動設(shè)備，可以大大提升設(shè)備的使用壽命。液粘軟啟動裝置在兗礦集團東灘煤礦井下東翼一采區(qū)帶式輸送機上的應(yīng)用，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：液粘軟啟動裝置；帶式輸送機；煤礦開采

中圖分類號：TD75 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0031-03

帶式輸送機是一種應(yīng)用最為廣泛的散料輸送設(shè)備，在現(xiàn)代礦山運輸中起著重要的作用。隨著煤礦機械化程度的不斷提高，帶式輸送機的應(yīng)用范圍越來越廣，大運量和長距離的帶式輸送機越來越符合生產(chǎn)的需要。根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展的需要，帶式輸送機的啟動過程受到高度重視，直接啟動時，不僅會沖擊電網(wǎng)，增加電機的沖擊負荷，而且會使膠帶和機械設(shè)備承受很大的拉伸力和沖擊力，產(chǎn)生巨大的震動，降低了帶式輸送機的使用壽命以及有可能造成安全事故，可靠的軟啟動方式能夠大大改善輸送機的工作性能、降低輸送機安全事故以及在電機選型方面可以選取小容量電機，從而降低投資成本。

目前，常用的軟啟動方式有四種：變頻軟啟動器、調(diào)速型液力偶合器、進口的CST可控啟動裝置以及液粘軟啟動裝置。

1 變頻軟啟動器、調(diào)速型液力偶合器以及進口的CST可控啟動裝置簡要分析

（1）變頻軟啟動裝置最近幾年發(fā)展迅速，技術(shù)也日臻成熟，軟啟過程需要5～300s的時間，啟動系數(shù)為1.05～1.15，可實現(xiàn)慢速驗帶功能，故障率較低，但目前只有防爆低壓變頻器，高壓變頻器僅有礦用一般型。近幾年，國家提倡節(jié)能減排，礦山企業(yè)為了達到節(jié)能效果，帶式輸送機供電系統(tǒng)逐漸向高壓方面發(fā)展，以此降低電網(wǎng)中間供電環(huán)節(jié)，降低線路損耗，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第444條規(guī)定，礦用一般型高壓電氣開關(guān)適用面小，而且變頻器價格高，現(xiàn)場安裝空間較大，設(shè)備維護、保養(yǎng)困難。

（2）調(diào)速型液力偶合器的啟動時間通常為80～150s，啟動系數(shù)為1.1～1.3，屬于液力傳動，基于歐拉方程，由液體動量矩的變化來傳遞動力；調(diào)速型液力偶合器工作時主、被動輪之間必須有滑差，因此傳動效率低理論值最高為98%，在空載條件下，調(diào)速型液力偶合器可以以正常速度的30%～40%長時間運行，實現(xiàn)慢速驗帶功能，調(diào)速型液力偶合器的適應(yīng)性強，對運行環(huán)境要求不高，采用水冷卻方式，運行可靠性高、維護費用低，尤其在運行的前幾年，可以做到零維護；但調(diào)速型液力偶合器需要配備冷卻水箱，占地較大，且調(diào)速型液力偶合器價格不菲。

（3）進口的CST可控啟動裝置啟動時間通常為30～240s，啟動系數(shù)為1.05～1.1，屬于液體粘性傳動，基于牛頓液體內(nèi)摩擦定律，以液體的粘性或油膜的剪切力來傳遞動力。CST可控啟動裝置工作時主、被動輪可以實現(xiàn)完全同步，傳動效率可達100%，在空載條件下，其很難實現(xiàn)慢速驗帶功能；CST可控啟動裝置將減速器與液粘軟啟動裝置做成一體，控制部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜液壓原件多對運行環(huán)境有嚴(yán)格的要求，另外CST采用風(fēng)冷方式，由于井下灰塵大，短時間內(nèi)冷卻風(fēng)扇被灰塵覆蓋，因此CST可控啟動裝置運行可靠性較差，維護費用高。據(jù)了解，CST的維護費用是調(diào)速型液力偶合器的3～4倍，并且其對操作者的要求也很高。

2 液粘軟啟動裝置在帶式輸送機中的應(yīng)用

兗礦集團東灘煤礦東翼一采區(qū)帶式輸送機主要擔(dān)負東翼一采區(qū)的原煤運輸任務(wù)，設(shè)計帶寬1.2m，帶速3.5m/s，原煤運輸能力1800t/h，運輸長度為2792m（水平運距），采用中間集中驅(qū)動（即中間雙驅(qū)動滾筒三電機驅(qū)動），2006年對其驅(qū)動部進行改造，軟啟動方式采用山東科大機電科技有限公司生產(chǎn)的液粘軟啟動裝置（型號為YN-150）。驅(qū)動單元配置形式為“電機+液粘軟啟動裝置+減速器+驅(qū)動滾筒”，供電電壓為1140V，裝機總功率為250kW×3，電機功率配比為1∶2，電控系統(tǒng)采用山東科技大學(xué)研制的PLC控制系統(tǒng)，直到2013年4月份，對其驅(qū)動部進行了升級改造，采用6000V高壓供電，軟啟動裝置是型號為YN-250的液粘軟啟動裝置。

2.1 液粘軟啟動裝置的工作原理

液粘軟啟動裝置是集機、電、液于一體的新型裝置。該裝置集其他軟啟裝置功能于一身，具有結(jié)構(gòu)體積小、傳動效率高和工作壽命長等優(yōu)點。這種液體粘性軟啟動傳動裝置主要由液體粘性軟啟動器、傳感器以及液壓控制裝置等機械和電子部件組成，其基本工作原理與CST系統(tǒng)工作原理相類似。液體粘性新型可控傳動裝置的理論基礎(chǔ)是液體的粘性傳動，它利用液體粘性的剪切力來傳遞動力，它的工作原理是基于牛頓內(nèi)摩擦定律。

2.1.1 液粘軟啟動裝置的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理。液粘軟啟動裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其結(jié)構(gòu)主體由主、從動軸，主、從動摩擦片，控制油缸、彈簧、殼體及密封件等組成。當(dāng)主動軸帶動主動摩擦片旋轉(zhuǎn)時，通過摩擦片之間的粘性流體形成油膜帶動從動摩擦片的旋轉(zhuǎn)，改變控制油缸中的油壓大小可以調(diào)節(jié)主、從動摩擦片之間的油膜厚度，從而改變從動摩擦片輸出的轉(zhuǎn)速和扭矩的大小，實現(xiàn)帶式輸送機各項驅(qū)動要求和可控軟啟動功能。

圖1

液體粘性軟啟動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩方程為：

（1）

式中：

ω1—主動摩擦片的角速度，rad/s

μ—流體的動力粘度，Pa·s

n—油膜數(shù)

h—油膜厚度，m

R2—主、從動摩擦片的接觸面外徑，m

R1—主、從動摩擦片的接觸面內(nèi)徑，m

i—主、從動摩擦片的旋轉(zhuǎn)速度比

由式（1）可知，對于一定結(jié)構(gòu)的液體粘性軟啟動裝置，其輸出扭矩與主、從動摩擦片的角速度差△ω成正比，與油膜厚度h成反比，所以通過調(diào)節(jié)油膜厚度可以方便地調(diào)節(jié)輸出扭矩和角速度差，從而達到調(diào)速目的。

2.1.2 電氣控制系統(tǒng)。東翼一采區(qū)帶式輸送機電氣控制系統(tǒng)采用的是山東科大機電科技有限公司生產(chǎn)的礦用防爆電控裝置。其主要控制內(nèi)容有：通過輸送帶速度與液體粘性軟啟動裝置輸出轉(zhuǎn)速比較，來決策輸送帶與驅(qū)動滾筒之間是否打滑和超速保護；通過計算機決策對液體粘性軟啟動裝置的比例閥電流進行閉環(huán)控制，實現(xiàn)多機間的功率平衡調(diào)整；通過綜?？刂葡淇梢圆杉斔蜋C沿線停車、輸送帶跑偏、溫度、煙霧、撕帶、斷帶、堆煤等故障保護信號。起停車按鈕主要有：輸送機起車報警、輸送機正常起車、輸送機正常停車、輸送機緊急停車。

2.1.3 液粘軟啟動裝置液壓系統(tǒng)。液體粘性軟啟動裝置的液壓系統(tǒng)主要由潤滑系統(tǒng)與控制系統(tǒng)組成，其中潤滑系統(tǒng)的作用是當(dāng)輸送機進行軟啟動或進行調(diào)速時強制冷卻摩擦片間產(chǎn)生的熱量，保證摩擦片之間形成剪切油膜，通常潤滑系統(tǒng)油壓工作過程中，需要通過冷卻器降低潤滑系統(tǒng)中油壓的溫度；而控制系統(tǒng)是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的指令，通過變頻調(diào)速開關(guān)調(diào)整主軸結(jié)構(gòu)中控制油缸的油壓，調(diào)整了摩擦片片間的間隙，從而在一定程度上改變了油膜的厚度，使得輸出的速度也根據(jù)需要的變化而變化。

2.2 液粘軟啟動裝置的技術(shù)性能

（1）滿足了帶式輸送機對于可控軟啟的技術(shù)要求。（2）由于電動機是空載啟動的，這樣就可以減少電氣和機械設(shè)備的沖擊。（3）傳動效率高，調(diào)速范圍：25%～100%。（4）可以實現(xiàn)多電動機驅(qū)動功率平衡。（5）輸送機過載時能實現(xiàn)自動過載保護功能。（6）適用于地面和煤礦井下使用場合，安全性高

2.3 液粘軟啟動裝置在東翼一采區(qū)帶式輸送機的運行情況

液粘軟啟動裝置經(jīng)過在東翼一采區(qū)帶式輸送機上近7年的運轉(zhuǎn)，其傳動品質(zhì)的優(yōu)越性受到大家的一致好評。由于其具有了柔性傳動、過載保護、減緩沖擊，使整個膠帶機機械系統(tǒng)的故障率明顯減少，大大降低了系統(tǒng)的維護費用和時間。

但是，在液粘軟啟動裝置安裝完成的一個月內(nèi)，屬于液粘軟啟動裝置的磨合期，在磨合期內(nèi)，液粘軟啟動裝置的故障率是比較高的，例如閥芯堵塞、油壓過高等，磨合期過后，故障率逐漸降低，液粘軟啟動裝置的各個性能也趨于穩(wěn)定。

2.4 液粘軟啟動裝置的優(yōu)越性

液粘軟啟動裝置在輸入端性能優(yōu)于液力偶合器，在輸出端性能優(yōu)于變頻軟啟動裝置。另外，其在制造成本、散熱、維護的方便性等方面相對其他調(diào)速方式具有無可比擬的優(yōu)越性，一臺液壓站可以供多臺液粘軟啟動裝置正常工作，有效地節(jié)約了成本，況且，液壓系統(tǒng)中，分配閥的使用，可以簡單地、機械地調(diào)節(jié)各個驅(qū)動單元之間的功率分配問題，從而達到各個驅(qū)動單元之間的功率平衡。通過控制液粘軟啟動裝置油膜的厚度，可以實現(xiàn)慢速驗帶

功能。

2.5 液粘軟啟動裝置在使用中存在的問題

液粘軟啟動裝置的研究目前仍處于起步階段，許多問題正處于研究階段，現(xiàn)將液粘軟啟動裝置在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題總結(jié)如下：（1）液粘軟啟動裝置長時間運行后，軸端容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象；（2）液粘軟啟動裝置主、從摩擦片接觸過程中，容易出現(xiàn)磨損，產(chǎn)生雜質(zhì)，從而堵塞液壓站控制閥體，縮短油脂的更換周期；（3）液粘軟啟動裝置缺少對潤滑系統(tǒng)的監(jiān)控檢測，一旦潤滑系統(tǒng)故障，容易導(dǎo)致液粘軟啟動裝置損壞；（4）液粘軟啟動裝置的變頻控制開關(guān)容易干擾電控系統(tǒng)中的傳感器，導(dǎo)致帶式輸送機電控系統(tǒng)顯示錯誤信號，導(dǎo)致輸送機故障。

3 結(jié)語

液粘軟啟動裝置在井下斜巷長距離帶式輸送機中投入使用，滿足了井下輸送系統(tǒng)的高可靠性及平穩(wěn)啟動的要求，同時，其低廉的成本、優(yōu)質(zhì)的軟啟性能得到了企業(yè)的認可。

參考文獻

[1] 楊偉，吳茂剛.電機軟啟動器的原理與應(yīng)用[J].農(nóng)機

化研究，2005，（2）.

[2] 鄧勇，謝運祥，盧柱強.用單片機控制的智能型軟啟

動器[J].微電機，2002，（6）.

[3] 戴廣成，韓兵.單片機在交流電機軟啟動器中的應(yīng)用

[J].測控技術(shù)，2003，（2）.

[4] 于永昌，王亞飛.電氣軟啟動方式及在帶式輸送機的

應(yīng)用[J].經(jīng)營管理者，2011，（2）.

[5] 逯琳.KDK4型軟啟動器在帶式輸送機中的應(yīng)用[J].

煤礦機械，2003，（4）.

[6] 吳紅國.深井坑下排水系統(tǒng)配置優(yōu)化[J].礦業(yè)快報，

2004，（12）.

[7] 郭潞興，李文德.調(diào)壓調(diào)頻軟啟動器在刮板輸送機中

的應(yīng)用[J].煤，2003，（6）.

[8] 潘潔，許中.電機軟啟動控制器在帶式輸送機的應(yīng)用

[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2000，（8）.

作者簡介：溫顯航（1985—），男，陜西人，兗州煤業(yè)股份有限公司東灘煤礦皮帶工區(qū)技術(shù)員，助理工程師，研究方向：礦山機電。

2.1.3 液粘軟啟動裝置液壓系統(tǒng)。液體粘性軟啟動裝置的液壓系統(tǒng)主要由潤滑系統(tǒng)與控制系統(tǒng)組成，其中潤滑系統(tǒng)的作用是當(dāng)輸送機進行軟啟動或進行調(diào)速時強制冷卻摩擦片間產(chǎn)生的熱量，保證摩擦片之間形成剪切油膜，通常潤滑系統(tǒng)油壓工作過程中，需要通過冷卻器降低潤滑系統(tǒng)中油壓的溫度；而控制系統(tǒng)是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的指令，通過變頻調(diào)速開關(guān)調(diào)整主軸結(jié)構(gòu)中控制油缸的油壓，調(diào)整了摩擦片片間的間隙，從而在一定程度上改變了油膜的厚度，使得輸出的速度也根據(jù)需要的變化而變化。

2.2 液粘軟啟動裝置的技術(shù)性能

（1）滿足了帶式輸送機對于可控軟啟的技術(shù)要求。（2）由于電動機是空載啟動的，這樣就可以減少電氣和機械設(shè)備的沖擊。（3）傳動效率高，調(diào)速范圍：25%～100%。（4）可以實現(xiàn)多電動機驅(qū)動功率平衡。（5）輸送機過載時能實現(xiàn)自動過載保護功能。（6）適用于地面和煤礦井下使用場合，安全性高

2.3 液粘軟啟動裝置在東翼一采區(qū)帶式輸送機的運行情況

液粘軟啟動裝置經(jīng)過在東翼一采區(qū)帶式輸送機上近7年的運轉(zhuǎn)，其傳動品質(zhì)的優(yōu)越性受到大家的一致好評。由于其具有了柔性傳動、過載保護、減緩沖擊，使整個膠帶機機械系統(tǒng)的故障率明顯減少，大大降低了系統(tǒng)的維護費用和時間。

但是，在液粘軟啟動裝置安裝完成的一個月內(nèi)，屬于液粘軟啟動裝置的磨合期，在磨合期內(nèi)，液粘軟啟動裝置的故障率是比較高的，例如閥芯堵塞、油壓過高等，磨合期過后，故障率逐漸降低，液粘軟啟動裝置的各個性能也趨于穩(wěn)定。

2.4 液粘軟啟動裝置的優(yōu)越性

液粘軟啟動裝置在輸入端性能優(yōu)于液力偶合器，在輸出端性能優(yōu)于變頻軟啟動裝置。另外，其在制造成本、散熱、維護的方便性等方面相對其他調(diào)速方式具有無可比擬的優(yōu)越性，一臺液壓站可以供多臺液粘軟啟動裝置正常工作，有效地節(jié)約了成本，況且，液壓系統(tǒng)中，分配閥的使用，可以簡單地、機械地調(diào)節(jié)各個驅(qū)動單元之間的功率分配問題，從而達到各個驅(qū)動單元之間的功率平衡。通過控制液粘軟啟動裝置油膜的厚度，可以實現(xiàn)慢速驗帶

功能。

2.5 液粘軟啟動裝置在使用中存在的問題

液粘軟啟動裝置的研究目前仍處于起步階段，許多問題正處于研究階段，現(xiàn)將液粘軟啟動裝置在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題總結(jié)如下：（1）液粘軟啟動裝置長時間運行后，軸端容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象；（2）液粘軟啟動裝置主、從摩擦片接觸過程中，容易出現(xiàn)磨損，產(chǎn)生雜質(zhì)，從而堵塞液壓站控制閥體，縮短油脂的更換周期；（3）液粘軟啟動裝置缺少對潤滑系統(tǒng)的監(jiān)控檢測，一旦潤滑系統(tǒng)故障，容易導(dǎo)致液粘軟啟動裝置損壞；（4）液粘軟啟動裝置的變頻控制開關(guān)容易干擾電控系統(tǒng)中的傳感器，導(dǎo)致帶式輸送機電控系統(tǒng)顯示錯誤信號，導(dǎo)致輸送機故障。

3 結(jié)語

液粘軟啟動裝置在井下斜巷長距離帶式輸送機中投入使用，滿足了井下輸送系統(tǒng)的高可靠性及平穩(wěn)啟動的要求，同時，其低廉的成本、優(yōu)質(zhì)的軟啟性能得到了企業(yè)的認可。

參考文獻

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2004，（12）.

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的應(yīng)用[J].煤，2003，（6）.

[8] 潘潔，許中.電機軟啟動控制器在帶式輸送機的應(yīng)用

[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2000，（8）.

作者簡介：溫顯航（1985—），男，陜西人，兗州煤業(yè)股份有限公司東灘煤礦皮帶工區(qū)技術(shù)員，助理工程師，研究方向：礦山機電。

2.1.3 液粘軟啟動裝置液壓系統(tǒng)。液體粘性軟啟動裝置的液壓系統(tǒng)主要由潤滑系統(tǒng)與控制系統(tǒng)組成，其中潤滑系統(tǒng)的作用是當(dāng)輸送機進行軟啟動或進行調(diào)速時強制冷卻摩擦片間產(chǎn)生的熱量，保證摩擦片之間形成剪切油膜，通常潤滑系統(tǒng)油壓工作過程中，需要通過冷卻器降低潤滑系統(tǒng)中油壓的溫度；而控制系統(tǒng)是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的指令，通過變頻調(diào)速開關(guān)調(diào)整主軸結(jié)構(gòu)中控制油缸的油壓，調(diào)整了摩擦片片間的間隙，從而在一定程度上改變了油膜的厚度，使得輸出的速度也根據(jù)需要的變化而變化。

2.2 液粘軟啟動裝置的技術(shù)性能

（1）滿足了帶式輸送機對于可控軟啟的技術(shù)要求。（2）由于電動機是空載啟動的，這樣就可以減少電氣和機械設(shè)備的沖擊。（3）傳動效率高，調(diào)速范圍：25%～100%。（4）可以實現(xiàn)多電動機驅(qū)動功率平衡。（5）輸送機過載時能實現(xiàn)自動過載保護功能。（6）適用于地面和煤礦井下使用場合，安全性高

2.3 液粘軟啟動裝置在東翼一采區(qū)帶式輸送機的運行情況

液粘軟啟動裝置經(jīng)過在東翼一采區(qū)帶式輸送機上近7年的運轉(zhuǎn)，其傳動品質(zhì)的優(yōu)越性受到大家的一致好評。由于其具有了柔性傳動、過載保護、減緩沖擊，使整個膠帶機機械系統(tǒng)的故障率明顯減少，大大降低了系統(tǒng)的維護費用和時間。

但是，在液粘軟啟動裝置安裝完成的一個月內(nèi)，屬于液粘軟啟動裝置的磨合期，在磨合期內(nèi)，液粘軟啟動裝置的故障率是比較高的，例如閥芯堵塞、油壓過高等，磨合期過后，故障率逐漸降低，液粘軟啟動裝置的各個性能也趨于穩(wěn)定。

2.4 液粘軟啟動裝置的優(yōu)越性

液粘軟啟動裝置在輸入端性能優(yōu)于液力偶合器，在輸出端性能優(yōu)于變頻軟啟動裝置。另外，其在制造成本、散熱、維護的方便性等方面相對其他調(diào)速方式具有無可比擬的優(yōu)越性，一臺液壓站可以供多臺液粘軟啟動裝置正常工作，有效地節(jié)約了成本，況且，液壓系統(tǒng)中，分配閥的使用，可以簡單地、機械地調(diào)節(jié)各個驅(qū)動單元之間的功率分配問題，從而達到各個驅(qū)動單元之間的功率平衡。通過控制液粘軟啟動裝置油膜的厚度，可以實現(xiàn)慢速驗帶

功能。

2.5 液粘軟啟動裝置在使用中存在的問題

液粘軟啟動裝置的研究目前仍處于起步階段，許多問題正處于研究階段，現(xiàn)將液粘軟啟動裝置在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題總結(jié)如下：（1）液粘軟啟動裝置長時間運行后，軸端容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象；（2）液粘軟啟動裝置主、從摩擦片接觸過程中，容易出現(xiàn)磨損，產(chǎn)生雜質(zhì)，從而堵塞液壓站控制閥體，縮短油脂的更換周期；（3）液粘軟啟動裝置缺少對潤滑系統(tǒng)的監(jiān)控檢測，一旦潤滑系統(tǒng)故障，容易導(dǎo)致液粘軟啟動裝置損壞；（4）液粘軟啟動裝置的變頻控制開關(guān)容易干擾電控系統(tǒng)中的傳感器，導(dǎo)致帶式輸送機電控系統(tǒng)顯示錯誤信號，導(dǎo)致輸送機故障。

3 結(jié)語

液粘軟啟動裝置在井下斜巷長距離帶式輸送機中投入使用，滿足了井下輸送系統(tǒng)的高可靠性及平穩(wěn)啟動的要求，同時，其低廉的成本、優(yōu)質(zhì)的軟啟性能得到了企業(yè)的認可。

參考文獻

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煤礦機械，2003，（4）.

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[8] 潘潔，許中.電機軟啟動控制器在帶式輸送機的應(yīng)用

[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2000，（8）.

作者簡介：溫顯航（1985—），男，陜西人，兗州煤業(yè)股份有限公司東灘煤礦皮帶工區(qū)技術(shù)員，助理工程師，研究方向：礦山機電。