带式输送机软起动的理论分析及应用.pdf

★ 科技大观 ★ 带式输遵机软起动的理论分析及童用 邵 忠新 中_l 耒 第九十二工程处， 山西朔州市， 0 3 6 0 0 6 摘要通过对带武输送机起动和停车的描述， 刚性起动夺件 下带式输送机张力分析和 刚性制动条件下带式输送机受力分析， 说明了带式输送杌软起动的优点。井对带式输送机的 几种软起动方式进行 了比较 。 美羹词 带式输送机软起动制动 刚性连接方式 带式输送机的软起动是指在驱动电机起动后， 通过一些装置或设置， 使带式输送机的运转速度由 零可控平缓过渡到理论运转速度的一种起动方式。 常见的软起动方式有 电机 限矩型液力偶合器 减速机的柔性连接方式； 电机 调速型液力偶合器 减速机 的柔性连接方式； C S T 美 国 R o c k w e l l D o d g e 公司生产 可控起动方式。 平朔安家岭露天煤矿选煤厂是年人洗能力 1 5 0 0万 t 的特大型选煤厂， 采用的带式输送机数量 较多 ， 运 输 量 大 ， 运 输 距 离 长， 宽 度 最 大 可 达 到 2 2 0 0 ram， 运输量最大达到 5 0 0 0 t ／ h ， 对于这样 的带 式输送机， 以前遇到较少， 必须从理论上对带式输送 机的运行状态、 受力状况等做详细的分析， 才能保证 其运行的稳定性、 可靠性、 经济性。 1 带式输送机起动和停车的状态描述 带式输送机起动和停车时， 如果要保证物料在 胶带上不打滑， 起动时物料与胶带的磨擦力 F 2 与 物料沿胶带方向的重力分力 F 1 之差应大于等于带 式输送机启动时动负荷 r n a 。 的要求， 停车时物料与 胶带的磨擦力 与物料沿胶带方向的重力分力 F I 之和应大于等于起动时动负荷 2的要求 ， 即满 足 1 ≤F 2 一Fl ① m I a 2 I ≤F 2 Fl ② 式中 F l mg s i n o ； F2 m gut c os a 带式输送机软起动的理论分析及应用 F 2 一F1 m a 1 2 ； 。 带式输送机的倾角； U 物料与胶带问磨擦系数； n I 、 a 2 起动和停车时的加速度。 由式①、 ②可 以得出 ≤萄 n 1 [ u ／ 1 u1 ]一曲。 [ 口 l 1 u1 2 ] 口 ≤ 。 [ U ／ 1 十u 1 2 ‘ ] 一 s iI l [1 口 2 l ／ g 1 U t 2 ] ③ ④ 对于运输不同的物料， 带式输送机所允许的输 送倾角是不同的。由式③、 ④可以得出这样的结论 1 在起、 制动过程中， 如果降低起、 制动时的加速度 n l 、I 4 2 I ， 即采用软起动的方式． 就能增大带式输 送机在刚性起、 涮动条件下所允许的最大倾角， 这一 点在带式输送机设计 中有很重要的价值． 可以在相 同的提升高度情况下， 减少带式输送机的水平运输 距离。 2 以较低的加速度起 、 糊动 ， 带式输送机就 能达到较高的带速而不打滑， 同样的带式输送机会 有更大的输送能力。 2 刚性起动条件下带式输送机张力分析 在带式输送机的运行过程中， 圆周驱动力 F u 通过磨擦传递到输送带上， 为了保证输送带工作时 不打精， 需在回程胶带上保持最小张力 F 2 。 F 2 ≥ F ， ／ ￡ 一1 ⑤ 式中 F 2 ra i n 负荷起动最大圆周驱动力； 传动滚筒的围包角； 尤拉系数； “ 传动滚筒与胶带问磨擦系数。 4 7 维普资讯 F ～ F o F ⑥ 稳定运行工况圆周驱动力； 负荷起动时由加速度而产生的动负荷。 F o 1 m2 。 1 m1 直线运动部分的质量； m2 旋转部件的运动惯量转换为传动滚筒 上直线运动的质量。 式⑥可简化为 F ～K ⑦ 起动系数 刚性起动条件下， K 取 2 ． 2 ， 用液力偶合器的 柔性连接 K d 取 1 ． 3 ～1 ． 7 ， 用 C S T可控起动方式 K 取 1 ． 0 5 由上述分析可以得出， 采用软起动的连接方式 后， 最大圆周驱动力可大幅度降低。 1 改善了皮带 起动和停车时对减速机、 滚筒及其他转动部件的张 力冲击， 使日常维修费用减少 ， 提高工作效率和延长 使用寿命。 2 大大降低了对胶带强度的要求。在 安全系数不变的情况下， 对于棉帆布带、 尼龙帆布 带、 聚酯帆布带， 均可以减少胶带的层数， 对于钢丝 绳胶带， 可以降低其纵向拉伸强度； 在不改变胶带的 情况下， 提高了胶带的安全系数。 3 没有滑动损 失， 减少了胶带的损伤和各传动部分的磨损。 4 解 决了长距离带式输送机惯量大， 起动困难的问题， 又 可以使传动滚筒的围包角大幅减小， 变双驱动方式 为单驱动方式成为可能。 3 剐性制动条件下带式输送机受力分析 按照动力学的分析方法， 带式输送机是一个弹 性体 ， 我们可以把它模拟为一个质量弹簧系统。 我们假设一种状况 一条运输距离较长、 带负荷的带 式输送机， 当 驱动系统突然制动时， 我们对它的受力 状况进行分析。传动滚筒的速度迅速降低， 在这段 时间内， 滚筒的线位移较滚筒附近上游胶带位移要 小， 从而使上游附近胶带变形减小， 应力减小， 而下 游邻近处胶带变形则增加， 应力增加， 随着这种不平 衡区域的逐渐扩大， 这种应力波在带式输送机中传 播， 应力增加的波在回程胶带中传播， 而应力减少的 波在幅度小于某一区域的稳态应力时， 胶带应力降 低， 皮带下垂增加， 这样就会使胶带在这一区域陷人 托辊， 使输送物料撒落在胶带周围及托辊中， 对托辊 造成损伤， 有可能撕裂胶带， 再次起动带式输送机时 4 8 须清理周 围的物料 在应力减少的波进入回程胶带 时， 会使拉紧装置突然拉长， 所产生的巨大拉力对胶 带、 逆止器、 滚筒、 驱动装置造成损害， 如果要使这种 状况得鲥好转， 最有效的办法是使拉紧装置后移到 靠近头部滚筒， 从皮带的受力状况分析可知， 拉紧装 置靠近头部滚筒附近受力量小， 也就是说需要拉紧 胶带所用配重量少， 是比较合理的位置。即使如此 处理， 也不能解决带式 输送机储 存量快速释放对其 部件造成的严重损害。把起动时能量储存减到最 小， 把停车时的能量释放尽可能的放慢， 是我们使用 软起动所要达到的目的。 4 带式输送机使用软起动后其它特性 1 解决过载保护问题。当带式输送机运输量 某一段时间内过载时， 无论是液力偶合器的柔性方 式还是 C S T可控起动方式 ， 均可以不通过电气保护 而白 身达到过载保护的功能。 2 解决多极驱动的顺序起动、 均衡负荷、 同步 传动问题。首先由于液力偶合器具有柔性传动、 白 动适应和过载保护功能， 故可以利用液力偶合器对 多极驱动进行顺序起动， 降低起动电流对电网的冲 击。其次， 可以通过调整液力偶合器的充液量和利 用液力偶合器的白适应性， 使多台偶合器的输出转 速一致 ， 同步驱动， 避免因电机输出功率、 转速不一 致而造成的损失。 3 采用软起动的方式， 可以降低带式输送机的 功率， 解决长距离带式输送机动负荷大、 起动困难的 问题 ， 用较小容量的电机在接近额定工况下工作 ， 提 高电机的功率因数， 降低起动电流和对电网的冲击。 5 带式输送机几种软起动方式的比较 我们对三种软起动方式进行比较， 他们之问的 共同特点是 起动力矩小 ， 起动平稳 ， 胶带张力降低 ， 具有过载保护功能等 其不同点表现为以下几个方 面 1 多极驱动方面， C S T比液力偶合器响应快， 平衡功率之间分配精度高。 ’ 2 在传动效率方面， C S T比液力偶合器效率 高 。 3 在起 动稳定性 方面， c s T可控起动 的加速 度最低可以达 0 ． 0 5 m／ s e ， 而液力偶合器柔性起动的 加速度一般控制在 0 ． 1 --0 ． 3 m／ s 2 ， 也就是说 ， C S T 中国煤炭第2 7 眷第 6 期 2 0 0 1 年 6 月 维普资讯 ★ 科技大观 ★ 矿 井 排 水 经 济 性 分 析 谢光辉 北京工业职业技术学院， 北京市， 1 o o o 4 2 摘要排 水设备是 井工煤矿的耗电大户。从排水 系统组成上分析 了影响矿井排 水经济 性的各种因素， 认为提高水泵质量， 调节水泵工况加大水仓、 清扫管路， 避峰就谷等是提高排水 经济性的措施 关键词矿井排水排水系统经济性 在我国的煤炭企业 中， 深井大涌水量 的矿井 占 有相当大的比例。这些煤矿的机电设备中， 排水设 备用量很多， 消耗的电量很大。正确选择与使用水 泵， 合理配制主排水系统， 提高系统运行的经济性， 对于煤矿企业节能提效有着十分重要的意义。 1 矿井排水经济性方面存在的问题 1 排水设备自身效率低。现在仍有相当一部 分矿井， 在继续使用 T S W 型、 D A型水泵。这些泵 本身的最高效率就非常低， 工况效率不可能很高。 还有一些矿井虽然采用的是较先进的 D型泵， 在运 转初期能保持较高的效率， 但经过检修、 重新安装后 产生内部泄漏， 扬程特性恶化， 水力损失加剧， 机械 损失增大， 致使效率明显降低。 2 设备运行工况效率低。有相当多的矿井所 用的主排水泵本身效率较高， 但运行工况效率低， 没 有发挥出高效率。据统计 ， 全国煤矿大约有 l ／ 3的 D型泵运行效率在 5 0 ％以下， 而它的最高效率一般 可控起动比液力偶合器柔性起动起动力矩更小， 起 动更为平稳 4 同样的带式输送机C S T可控起动比液力偶 合器柔性起动可以选用的功率更小， 稳定运行工况 条件下电机功率因数更高。 5 由于 C S T为可控起动， 它可以按照我们所 设想的理想起动曲线起动， 这一点对运距较长， 起动 惯量大的带式输送机特别适用， 即 以较低的加速度 起动到额定速度的 l 0 ％， 稳定一段时间， 在这个过 程中完成对整条胶带的张紧， 然后加速运行 至额定 速度， 避免负荷起动时的能量储存对滚筒及破带造 成冲击。限速型液力偶合器， 也能完成这个过程， 但 它的控制系统比较复杂， 而限矩型液力偶合器不能 实现这个功能。 6 C s r 可控起动和限速型液力偶合器柔性起 动方式， 以较低的加速度起动到额定速度的 1 0 ％， 可以稳定运行一段时间 ， 这段时间不受限制 ， 在这个 矿井排水经挤性分析 过程中， 可以完成对注油托辊的注油， 增加了在注油 过程中的安全性 。 7 在经济性方面， 用电机液力偶合器十 硬齿 面减速机的综合投资比C S T可控起动的投资小， 特 别是用限矩型液力偶合器， 无须设单独的控制系统， 结构简单， 运行可靠。 我们在平朔安家岭选煤厂施工中， 对带式输送 机运量、 长度、 功率进行了分析， 通过经济技术比较， 确定了以下原则 对于驱动功率大于 4 0 0 k w或运输 距离大于6 0 0 m的带式输送机， 采用 C S T可控起动 方式， 驱动功率4 5 ～4 o 0 k w 的带式输送机采用电机 限矩型液力偶合器硬齿面减速机的柔性连接方 式， 来实现带式输送机的软起动。目前选煤厂已经 试生产， 通过调试， 采用两种软起动方式的带式输送 机已经投入使用， 从现场使用情况来看， 和刚性起、 制方式相比较， 起动和停车非常平稳， 运行状况 良 好 ， 安全 、 可靠 。 4 9 维普资讯