王玉恒

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司， 河北 唐山 063200）

首鋼京唐公司供料部有多條皮帶機使用鏈條傳動，即電機通過減速機減速后通過鏈條來驅動皮帶機的驅動滾筒。這種驅動方式多用于驅動功率不大的可逆式移動皮帶機，如給焦化上煤的JM203皮帶機，給高爐上噴吹煤的PM208皮帶機，都是使用的這種鏈條傳動方式，這種結構安裝結構簡單，維護難度低，更換電機減速機不需要嚴格進行找正對中。

但是在實際使用中，因為皮帶機需要頻繁的換倉對位，皮帶機在各倉位之間進行移動，相應的下料口位置也會發(fā)生變動，這樣就需要鏈條來回的在正反轉之間進行切換。切換過程中電機需要停機再重新啟動反轉，鏈條帶動減速機軸受到很大的沖擊力，容易造成機械損傷。例如，PM208皮帶機就多次發(fā)生過減速機斷軸，因PM系統(tǒng)屬于單線，且PM208皮帶機所處位置在噴煤倉頂層，位置很高，一旦發(fā)生減速機斷軸，不易搶修，嚴重時還可能造成噴吹煤倉位低，甚至造成斷料，因此需要對這種鏈條傳動方式進行改造。

1 問題分析

鏈條傳動是通過鏈條將具有特殊齒形的主動鏈輪的運動和動力傳遞到具有特殊齒形的從動鏈輪的一種傳動方式。鏈傳動有許多優(yōu)點:與帶傳動相比，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強，相同工況下的傳動尺寸?。凰鑿埦o力小，作用于軸上的壓力小；能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。鏈傳動的缺點主要有:僅能用于兩平行軸間的傳動；成本高，易磨損，易伸長，傳動平穩(wěn)性差，運轉時會產(chǎn)生附加動載荷[1]、振動、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動中。

而皮帶機的負載是一種典型的恒轉矩負載，且?guī)捷斔蜋C不可避免地要帶負荷起、制動（滿載起動和停車）[2]。綜合分析鏈條傳動優(yōu)缺點及皮帶機負載特性，在需要頻繁切換起停的皮帶機上使用鏈條傳動就不太適合。這種情況下，為了使皮帶機能夠平穩(wěn)地啟動，減少啟動時對設備造成的沖擊，從而達到保護設備延長使用壽命的目的，就需要考慮對鏈傳動的皮帶機驅動系統(tǒng)進行改造，使其能夠實現(xiàn)上述目的。

2 幾種典型軟啟動裝置及分析

在供料部實際生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的這種能實現(xiàn)皮帶機軟啟動的裝置主要有:液力耦合器、繞線轉子電動機、變頻器、軟啟動器。

1）液力耦合器。液力耦合器是在首鋼京唐公司供料部內(nèi)使用最多的一種裝置，絕大多數(shù)的皮帶機上都裝設了液力耦合器。它是一種軟聯(lián)結，能夠起動性能進行改善，對減少電動機與負載起動時的沖擊具有較大的作用，可以防止電動機過載。但是，液力耦合器需要裝在電機與減速機之間，如果對現(xiàn)有的PM208皮帶機進行改造，就需要由原來的平行放置改為直線水平連接，這樣涉及到要改動皮帶機機械結構，移動皮帶機機架要進行改造，電機、減速機等都需要重新固定安裝，改造的難度比較大。

2）繞線轉子電動機。繞線轉子電動機調試有轉子電路串接起動電阻調速和串級調速兩種。在供料部的干煤棚天車上有串接起動電阻調速的電動機，這種方式，除了現(xiàn)場電機改型，選用繞線轉子電機，還要外接一個電阻箱，并且還要添加切電阻的控制裝置。一般情況下，在天車上由天車司機手動切換電阻進行調速控制。而如果要應用到皮帶機改造上，因為現(xiàn)場沒有設置崗位人員，所有操作都由中控室遠程操控，改造的話就需要加復雜的控制裝置，并且現(xiàn)場環(huán)境惡劣粉塵大，電阻箱裝到皮帶機現(xiàn)場容易積塵影響電阻使用壽命，需要定期清掃，這樣就增加了維護的工作量。如果將電阻箱裝到電氣室內(nèi)，電阻箱又會產(chǎn)熱，影響電氣室內(nèi)其他電氣設備?？偤涂紤]改造的難度與維護工作量，它也不適合改造使用。

3）變頻器。變頻器是現(xiàn)在最常用的一種性能先進的電氣傳動調速裝置。它通過使用電力電子器件，對電源進行變頻。

異步電機的轉速由下面的公式?jīng)Q定，

式中:n為電動機轉速；f為交流電源頻率；p為電動機極對數(shù)；n0為定子旋轉磁場速度；s為轉子的轉差率。

通過公式（1）可以看出，通過變頻器，皮帶機能方便快捷地實現(xiàn)調速，也可以使皮帶在啟動時平穩(wěn)順滑，受到的沖擊最小。但一般皮帶機都是按照恒速轉動設計的，尤其PM208是噴煤系統(tǒng)最后一條皮帶，它的來料量是由上游皮帶決定的，上游皮帶帶速恒定，一般來料量也是固定的，所以最后一條皮帶就不能輕易的進行變頻，否則就可能會出現(xiàn)皮帶被物料壓死、冒料等現(xiàn)象。再者，變頻器一般價格昂貴，只使用軟啟動不調速就有點浪費了。

軟啟動器也是現(xiàn)在常用的電氣傳動裝置。它是一種集軟啟動、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護于一體的電機控制裝置，可以實現(xiàn)在整個啟動過程中無沖擊而平滑的啟動電機，而且可根據(jù)電動機負載的特性來調節(jié)啟動過程中的各種參數(shù)，如限流值、啟動時間等。

它的價格低于變頻器，且可以安裝到電氣室內(nèi)，不用再對現(xiàn)場設備進行改動，只需要對電氣室內(nèi)部分線路進行改動，適合對PM208皮帶機改造使用。

總體來說，進行改造時選擇設備不一定要選最貴的，也不一定選最便宜的，要根據(jù)實際情況分析選擇最合適的。

3 改造過程

1）先利用供料部陳朝明創(chuàng)新工作室的試驗臺進行理論驗證，進行試驗接線。陳朝明創(chuàng)新工作室是供料作業(yè)部的一個職工創(chuàng)新工作室，工作室內(nèi)有供料部專業(yè)技術人員自行搭建的電氣試驗臺，試驗臺上有一整套的電氣控制線路，可以模擬現(xiàn)場的電氣設備。因為設計在原有線路上加軟啟動器，因此可以直接使用試驗臺進行模擬。

2）因MCC柜內(nèi)沒有足夠空間加裝軟啟動器，需制作裝軟啟動器的電氣箱，利用舊電氣箱改造，焊接支撐電氣箱的架子，放置到E34電氣室。

3）利用PM208檢修停機時間進行改造，將原來的E3+接觸器，改換成E3+軟啟動器+接觸器，接線試車。改造之后的電氣原理圖如圖1。

圖1 改造之后的電氣原理圖

4）跟蹤現(xiàn)場使用情況，根據(jù)使用效果調整啟動轉矩、啟動時間等參數(shù)。軟啟動器內(nèi)需要設置電機的功率、額定電流等信息。啟動時間原本設想盡量延長，達到平穩(wěn)啟動目的，最初啟動時間設定為60 s，但現(xiàn)場皮帶機設有打滑保護，啟動屏蔽時間為30 s，在限定時間內(nèi)如果皮帶機未達到額定轉速，皮帶機上位機就會報打滑故障，然后停機，最終將啟動時間也設成30 s，電機也能實現(xiàn)平穩(wěn)啟動。

4 改造后效果與效益

改造之前，PM208電機啟動時，鏈條瞬間繃緊，沖擊極大，在現(xiàn)場能聽到明顯的沖擊異響，尤其時停機再反轉之后異響更大。經(jīng)過加軟啟動器改造后，再啟動時能看到鏈條明顯不再有瞬間緊繃現(xiàn)象，異響也消失了，達到了減少啟動時沖擊的目的，這樣可以減少鏈條和減速機的損壞，延長使用壽命，節(jié)省修復時間。

經(jīng)濟效益方面，PM208減速機的價格為3.3萬元，改造之前每年需要更換兩次，進行軟啟改造后，可以做到兩年下線一次，按照18 a使用壽命，每次修理費按原價30%折算為1萬元進行計算，可以節(jié)省的備件修理費用為 1×2×18-1×0.5×18=27 萬元。

PM208的改造成功，可以為其他同形式的皮帶機提供借鑒，延長設備壽命，減少維護成本；同時，它還踐行了我們的職工創(chuàng)新工作室服務一線、服務生產(chǎn)的的宗旨。