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1、概述
    為了解決綜采工作面刮板輸送機在啟動過程中的機械沖擊和電網沖擊問題，目前，國內外3.3 kV供電的刮板輸送機所采用的軟啟動技術主要有：德國DBT公司生產的可控傳動系統(簡稱CST)，屬于液粘傳動技術；法國VOITH公司閥控雙腔調速型液力偶合器(簡稱TTT)，屬于液力傳動；變頻器與電動機組合為一體的電動機，簡稱變頻電動機；國內太原惠特科技公司研制的QJR-350/3.3 S礦用隔爆兼本質安全型交流雙速真空軟啟動器。這些軟啟動器在國內外不同條件下3.3 kV供電的刮板輸送機上都得到了應用，也取得了顯著的應用效果。本文根據刮板輸送機軟啟動的基本要求，對各類軟啟動器的工作原理、功能應用和使用維護情況進行了較全面的分析，以尋求3.3 kV供電的礦用刮板輸送機軟啟動技術的發展方向。
2、礦用刮板輸送機對軟啟動的要求分析
2.1消除啟動過程中的機械沖擊和電網沖擊
    刮板輸送機的傳動系統為錨鏈傳動系統，系統的彈性較小，停車時，傳動系統的各處（如齒輪之間、鏈條鏈輪之間，鏈環之間和花鍵之間）都存在著大小不等的間隙，在啟動時如果在傳動系統尚未張緊之前就施加大轉矩啟動，就會產生嚴重的機械沖擊，引發斷鏈、打齒、滾鍵和加劇磨損等一系列機械故障，影響正常生產。
    3.3 kV供電的刮板輸送機裝機功率一般在1050～4500 kW之間，單電機功率在525～1500 kW。在直接啟動電動機時，不論負載大小都會產生6--8倍額定電流的大電流沖擊過程，對電網產生強大的電網沖擊，影響電網的穩定運行，特別是在頻繁啟動時極易燒毀電氣元件，影響正常生產。
    消除刮板輸送機啟動過程中的機械沖擊和電網沖擊是礦用軟啟動器必須解決的問題，也是最基本的要求。
2.2解決滿載難啟動問題
    綜采工作面刮板輸送機由于受運輸系統、地質條件和其它設備等諸多因素的影響，存在停機的隨機性，因片幫、漏頂等因素隨時都有滿載啟動的情況，適應頻繁啟動、解決難啟動問題是對軟啟動器的又一個重要要求。
    3.3 kV電壓等級的礦用電動機一般為雙鼠籠特制電機，其啟動力矩一般為額定轉矩的1.8—2.2倍。充分利用礦用電動機的啟動能力，在刮板
輸送機滿載情況下克服靜摩擦阻力向動摩擦的轉變實現順利啟動是解決刮板輸送機滿載難啟動的重要技術手段。
2.3系統簡單，運行穩定，易維護
    刮板輸送機的傳動系統都處于工作面機頭、機尾的三角區；其礦壓顯現明顯，是碎煤、碎矸的集中涌集區；支架下方的空間非常有限，各種輔件都極易損壞；此外作業空間有限，設備的工作環境惡劣。所以要求傳動部電動機傳動軸方向盡可能短；機頭、機尾傳動系統應簡單，以減少不必要的故障點；運行要穩定可靠，最少具有可靠采出一個工作面的無故障壽命；即使產生故障也極易維護。綜采放頂煤后部輸送機對軟啟動器的這些要求會更為突出。這是綜采面三角區對設備適應性的重要要求。
3、各類軟啟動器的使用現狀分析
3.1 CST的工作原理及使用和維護情況
3.1.1  工作原理
    CST由減速箱、液壓系統、冷卻系統、電控系統和液粘傳動系統等組成。內裝一套行星差速傳動系統，由摩擦片控制內齒圈的轉動，摩擦片間通過剪切油膜傳遞扭矩。當動摩擦片和靜摩擦片分離時，內齒圈處于自由狀態，減速器無輸出轉速；當動、靜摩擦片壓緊時，內齒圈處于固定狀態，減速器按定比傳動輸出轉速；控制動摩擦片和靜摩擦片之間的壓力，使摩擦片間滑動，則可實現調速，從而實現軟啟動。
3.1.2啟動與輸出轉矩建立過程
    當啟動刮板機輸送時，先啟動電動機。首先放開動、靜摩擦片，使行星差速傳動的內齒圈自由，減速器無輸出轉速，電動機空載直接啟動。多機拖動的刮板輸送機可實現電動機的分時啟動，對電網供電能力要求低，但電動機的瞬間啟動電流達到6—8倍的額定電流，對電網仍有沖擊。
    每個電動機啟動后，再啟動刮板輸送機。控制靜、動摩擦片的油缸逐步給摩擦片加壓，減速器的輸出轉速與轉矩逐步增加，按時間控制消除刮板輸送機傳動間隙，直至達到額定轉速，實現刮板輸送機的啟動；此時利用的是電動機的額定轉矩，而非啟動轉矩，當負載轉矩大于電動機額定轉矩時，摩擦片之間打滑、摩擦發熱，啟動就會失敗。否則正常啟動成功。由于冷卻系統的限制，不能長期低速運行。
    因電動機的功率可平衡，動摩擦片和靜摩擦片的壓力不等，所以鏈輪軸上的功率不平衡，其不平衡度為士18%。
3.1.3使用和維護情況
    系統可靠性高，故障很少，是進口設備的特點，但運行費用較高（每半年需更換一次進口液力傳動油壓油，約5萬元，每一年應更換一次進口摩擦片，約10萬元），系統復雜，管理維護相當困難，特別不適合于綜采放頂煤后部輸送機的使用。
3.2TTT的工作原理及使用和維護情況
3.2.1  工作原理
    閥控雙腔調速型液力偶合器由液力偶合器、水系統、冷卻系統、電控系統、水軟化與水過濾系統等組成。電動機帶動偶合器內的泵輪轉動，從而帶動內腔的水旋轉，旋轉的水推動透平輪轉動，從而輸出轉速與轉矩。當偶合器內無液體時，透平輪不旋轉，輸出轉速為零。當偶合器中的液體達到額定充液量時，輸出額定的轉速與轉矩。不同的充液量則會產生不同的輸出轉速與轉矩，由此實現軟啟動。
3.2.2啟動與輸出轉矩的建立過程
    當啟動刮板輸送機時，先啟動電動機。偶合器內無液體，偶合器無輸出轉速，電動機空載直接啟動，多電機拖動的刮板輸送機可實現電動機的分時啟動，對電網供電能力要求低，但電動機的順序直接啟動時，電流仍然很大，仍存在電網沖擊。
    每個電機啟動后，再啟動刮板輸送機。按時間控制逐步向液力偶合器內充液，直至輸出額定轉速，實現刮板輸送機的啟動。此時利用的是電動機的額定轉矩，而非啟動轉矩，當負載轉矩大于電動機額定轉矩時，偶合器內泵輪與透平輪之間的滑差不斷增加而發熱，造成啟動失敗；否則正常啟動成功。由于受冷卻系統的限制，不能長期低速運行。
    電動機的功率不平衡度為35%，該值為調整充液量的判斷值。
3.2.3使用和維護情況
    液力偶合器的主要故障來源于因發熱的水在系統中產生水垢，影響各液壓件的正常工作，需要定期進行處理。一般礦方不能維護，需由專業廠維修，修理費用每臺25萬元左右，大修周期一年半。
    由于系統過于復雜，運行中受水質影響故障較多，可靠性偏低，井下維護困難較大，特別不適合綜采放頂煤后部刮板輸送機和地質條件較差的前部刮板輸送機使用。
3.3可控硅雙速軟啟動器的工作原理及使用維護況
3.3.1工作原理
    QJR-350/3. 3S礦用隔爆兼本質安全型交流雙速真空軟啟動器，由3.3 kV的可控硅調速系統與雙速開關組成。根據負載電流、電壓雙反饋，通過單片機控制可控硅的導通角，根據工況需求，控制輸入電動機的電流與電壓，實現對電動機的輸出轉矩的控制，從而實現電動機的軟啟動。
3.3.2啟動與輸出轉矩建立過程
    當啟動刮板輸送機時，按照設定電流限定原則，使電動機緩慢達到額定轉矩，此時對錨鏈傳動系統的間隙全部消除并張緊，隨后按照需要，增大電流，升高電壓。當負載較大時，電動機的輸出轉矩可達堵轉轉矩的90%，克服刮板輸送機的靜摩擦阻力至動摩擦阻力，從而實現軟啟動；當負載較小時，電動機帶動刮板輸送機正常加速啟動；當負載轉矩大于電動機90%的堵轉轉矩時，啟動失敗，判為刮板輸送機堵轉而保護。可以充分利用礦用電動機的啟動能力。
    電動機為帶載啟動，電動機與刮板輸送機同時啟動，多機拖動的刮板輸送機的電動機需同時啟動，對電網供電能力要求較高，但電動機的電流始終能得到控制，對電網沖擊小。
    在多電機同時啟動中，電動機的輸出轉矩在單片機的直接控制中，保證電機輸出轉矩平衡。當啟動結束后，旁路真空接觸器工作，無功率平衡功能，由異步電動機自動平衡。
3.3.3使用和維護情況
    系統全部由電氣元件組成，電動機與減速器之間采用聯軸節聯接即可，軟啟動器放置于設備列車上，無任何外圍輔助系統，具有軟啟動器與雙速開關的一切功能，具有多種軟啟動方式和多種控制方式，關鍵元器件采用進口元器件，模塊化設計布置。近年來在井下的批量使用表明，軟啟動器占用空間小，性能穩定可靠，使用維護方便，可滿足
3.3 kV供電的刮板輸送機的啟動、控制要求。
3.4變頻器與電動機組合為一體的電動機
    把變頻器與電動機組合為一體的電動機，作為
3.3 kV刮板輸送機的啟動和拖動設備，通過改變電動機的輸入頻率來改變電動機的輸出轉速與轉矩，在我國已引進使用。
    變頻器本身具有啟動過程的調速功能和運行過程中的調速功能，適應變速運行設備的調速控制，但在刮板輸送機上只用其軟啟動功能。
    由于受體積的限制無法安裝變頻器進線側消除諧波的設備，極易造成電網污染；若無有效的解決辦法，不宜大量推廣使用；剛剛投入市場使用，價格昂貴。
4、結論
    (1)可控傳動系統(CST)，屬于液粘傳動的軟啟動器；電動機可以空載啟動，可以有效地消除機械沖擊，降低電網沖擊；在難啟動時只能利用電動機的額定轉矩，否則為過載運行不可長時低速運行，電動機功率可平衡，鏈輪軸功率不平衡；配有獨立的液壓、冷卻、電控等輔助系統，進口價格昂貴，系統復雜，使用維護困難。可適應于
3.3 kV刮板輸送機啟動使用。
    (2)閥控雙腔調速型液力偶合器(TTT)，屬于液力傳動的調速設備；電機可空載啟動，可以有效地消除機械沖擊，降低電網沖擊；在難啟動時，只能利用電動機的額定轉矩，否則為過載運行；不可長時低速運行，可實現功率平衡；配有獨立的液力泵站、冷卻、電控、水軟化和水凈化等輔助系統，進口價格昂貴，系統太復雜，使用維護困難，大修周期短。可用于前部刮板輸送機的使用，不適用于綜采放頂煤后部刮板輸送機。
    (3)可控硅雙速軟啟動器，屬于電氣傳動軟啟動器；電機帶載啟動，可以有效地消除機械沖擊和電網沖擊；在難啟動時，可達到90%的電機堵轉轉矩，啟動能力強；只有啟動過程的調速運行，不能在某一低速下運行；在啟動過程中可實現功率平衡，運行中無功率平衡功能；占用空間小，系統簡單，使用維護方便，可靠性和適應性很高，不受地質條件與配套條件的限制。可適應于各種3.3 kV供電的刮板輸送機的調速啟動與控制。
    (4)世界煤礦機械的調速都經歷了由機械、液壓調速，發展到液力、液粘調速，最后發展為電氣傳動調速。3.3 kV刮板輸送機啟動技術也必然發展為電氣傳動技術，這是煤礦追求性能穩定、運行可靠、使用維護方便的目標而確立的技術發展方向。