1、1长距离大运量带式输送机软启动装置的研究摘 要：论述了长距离、大运量带式输送机软启动装置、水平转弯、存仓、料斗、输送带及其接头的监控等关键技术。 关键词：带式输送机 长距离 大运量 发展 关键技术 中图分类号：TH222 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）08-0330-01 随着国民经济的飞速发展，矿山、建材、化工、港口、粮食、电力、煤炭等部门要求带式输送机以长距离（指单机输送长度，国外最长达15000m，国内最长达 8984m） 、大运量（高带速和大带宽）和大倾角输送散装物料，同时提出无公害环保输送。近年来，通过引进国外先进国家的带式输送机整套设备及技术，国内设计、制
2、造和使用长距离、大运量带式输送机的水平大大提高。天津港散货物流中心到南疆煤码头的输煤带式输送机的单机长度是国内最大的，其输送距离 L=8 984m，功率N=41750kW，该机在尾部进行水平转弯，其半径分别为 3000m 和4000m；另一台输煤带式输送机的输送量最大，Q=8400t/h，输送距离L=l051m。圆管带式输送机中，如上海梅山钢铁厂使用的圆管带式输送机的输送距离最长，L=2230m；秦皇岛港矿石码头使用的圆管带式输送机的输送量最大，p=4500t/h；而贵州瓮福肥厂使用的圆管带式输送机是目前国内线路布置最复杂的输送机，沿线共跨过 4 个山头和 l 条河，绕过 2座山，穿过 2 个
3、建筑群，水平面转弯 3 个，垂直面转弯 6 个，空间转弯23 个。但是一些关键技术尚需引起重视并加以深入研究和开发。 一、长距离、大运量带式输送机发展现状 目前国外最大带速已达 12m/s。国内的最大带速达 5.8m/s，最大输送量 8400t/h。当然，增加输送带的宽度也可以提高输送量（国外采用的最大带宽是 3300mm） ，但增加带宽使整机所有相关尺寸增大，增加了设备的总投资。特别是输送带的成本要占整机成本的 3050%，而且距离越长，运量越大，占的比例就越大。大带宽需要相应的硫化设备用于输送带和输送带接头的硫化。因此，我国目前所采用的最大带宽为22002400mm。今后的发展趋势是提高带
4、速以提高输送量。当然，提高带速受到托辊转速（主要是轴承转速）的限制，国外生产的轴承转速可达 1000r/min。而国内设计规范中规定不大于 600r/min。如何生产出与托辊配套的高质量轴承也是轴承行业需要深入探讨的课题。 长距离、大运量带式输送机启、制动过程的计算不能采用常规的刚体动力学计算方法，而必须考虑到输送带的特性参数（质量、弹性、阻尼等）是长度的函数，在空间离散化的条件下，可以使用有限元的方法进行处理。带式输送机启动时加速度引起电机功率增加，输送带强度增加 28.4%，结构件载荷增加。突然停车时加速度过大，张力波的振荡带来了动态振动，对水平带式输送机引起局部应力过低，输送带下垂，造成
5、输送带撕裂、托辊破坏及物料外泄；对倾斜带式输送机则引起制动滚筒两侧高、低应力比过大，而造成输送带打滑，导致输送带逆转并沿斜面下滑。上述问题需要采用动力分析的方法加以解决。 二、软启动装置的研究 3为了适应长距离，大运量带式输送机的特殊要求，驱动装置应具有良好的启动特性，近年来国内外研究开发了多种形式的软启动驱动装置（或系统） ，并在不同工况条件下得到应用。 1.调速型液力偶合器 调速型液力偶合器可以延长启动时间、改善输送机启动性能。液力偶合器安装在电机和减速器之间，其布置形式如图 1 所示。 调速型液力偶合器存在的问题是：（1）一般有 3%-5%的滑差，此时具有 3%一 5%的传动功率损失，而
6、且输送机械大都长时间工作，使偶合器发热量大，浪费大量的能量；（2）无法实现传动比为 1 的直接传动运行工况；（3）在启动过程中始终存在一个不稳定的过渡区，启动性能不够理想。 2.变频调速 变频调速通过改变定子的供电频率以改变电动机的同步转速，变频调速功率较大、调速范围宽、精度高，有较好的软启动性能，能实现输送机的启动要求。当交流电源的频率由小到大变化时，电动机转速也随之由小到大变化。只要控制频率变化范围以及频率变化的时间，就可使输送机按照设定的速度曲线平稳地启动，实现输送机的软启动，是交流电机较理想的调速方法。这种技术近几十年来随着电子技术的进一步发展和可控硅生产技术的逐步成熟而开始应用。目前
7、国内外正在加紧研制高性能、高压、大容量、可满足防爆要求的变频器。 由于带式输送机使用的特殊性，大多采用高压、大容量鼠笼电机，同时要解决电气的一系列相关问题，从而使其线路复杂，在这种情况下，4采用高压变频器投资大，价格高，可靠性差，而且需要采用特殊电机；同时变频调速会产生强大的信号干扰，影响其他电气控制设备的正常工作。这些都限制了变频调速在某些场合中的应用。 3.CST 系统 CST 是美国 Rockwell Automation/Dodge 公司研究和开发的一种采用液体粘性传动技术的机械可控启动系统，能较好地实现软启动要求，使输送带、滚筒、托辊等的可靠性及寿命大大提高。该装置的优点是启动时调速
8、精度高，可以变速运行。其缺点是：（1）行星减速器与液粘传动装置结合，相互影响；（2）制造难度大，安装调试复杂；（3）对油的粘度与清洁度要求特别高，否则影响齿轮寿命；（4）维护复杂，费用高；（5）摩擦片直径大，必须依赖进口。 20 世纪 80 年代初美国研制成功了用于带式输送机的 CST 系统，90年代初开始在我国推广应用。国内一些大学进行了相关的技术研究并开发了油膜离合器、液体粘性调速装置等，在煤矿、建材等行业得到应用，并取得良好的效果，其设备投资比采用 CST 减少 20%30%。 三、其他关键技术 1.带式输送机平面转弯 带式输送机平面变向运行有 2 种方法，其一是采用特殊结构的输送带，如
9、吊挂带式输送机，圆管带式输送机等；其二是让普通带式输送机实现自然变向运行，从而扩大普通带式输送机的应用范围。目前澳大利亚在这方面的研究处于国际领先地位。我国对变向运行的推广比较缓慢，理论分析与设计计算方法尚需进一步深入研究，合理确定在不同情况下，5支撑角、槽角、内曲线抬高角、转弯曲率半径及其阻力和带强等诸参数之间的相互关系，并要加强实验研究环节。 2.输送带 长距离、大运量带式输送机长度在 l km 以内的，一般可选织物芯带；12km 以内的可选用织物芯带或者钢绳芯带；大于 2km 应选用钢绳芯带。目前，国内已可以生产 st5400 和 st6300 的输送带。各国对输送带安全系数的取值各不相
10、同，最小的取 n=4。一般认为，即使采用可控软启动驱动装置，输送带的安全系数目前仍不宜小于 7。由于国内对软启动驱动装置的使用还刚刚开始，有待于提高认识和积累实践经验。输送带的接头是其薄弱环节（接头强度一般为本体的 80%-90%） ，对接头强度和可靠性仍然没有十分的把握，应进一步研究开发监视接头状态的在线检测。同时要采用新材料、新工艺，不断增强接头强度。纵向撕裂是长距离、大运量带式输送机容易发生的严重事故，一般应选用防撕裂输送带。防撕裂输送带是在垂直于纵向钢丝绳的方向，在一面或两面均匀铺设钢丝绳、钢丝帘线、纤维织物等增强层，使其抗冲击性好，耐撕裂性强。 3.存仓、料斗 带式输送机辅助装置的研
11、究应该引起重视，实践中由于存仓、料斗的形状尺寸等设计不尽合理，材质的选用不当（特别是衬板） ，会产生堵塞、起拱、加料不均和偏载等现象，从而影响了整个系统的正常运转。 4.输送带及其接头的监控 立足于投资少而又能解决现场实际问题，进一步开发完善对输送带的在线检测装置，检测钢绳芯输送带的断绳和接头，预报可能发生的损6坏，并深入研究输送带防纵向撕裂的措施。提高带式输送机输送带接头强度，也是带式输送机的重要研究课题。 参考文献 1山东科技大学运输与控制技术研究所.带式输送机粘液可控剪切无级传动软启动系统研制，2004. 2杨乃桥，姜丽英.液力调速与节能.国防工业出版社，2000 作者：徐剑势，1972 年生，安徽亳州人，1993 年毕业于淮南矿业学院地测系地质测量专业，工程师。在中煤矿山建设集团从事现场施工管理及技术科研工作，从事矿建工作 20 年。
