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礦用輸送機機械驅動方式方式介紹

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目前，在煤礦建設中，長距離、大運量帶式輸送機的需求迅速增長。由于膠帶機具有大慣量的特點，起、制動過程需要電機提供高起動轉矩，如果在起動過程中，未采用軟啟動方式，可能會有以下問題：驅動電機的起動電流會對電網造成很大沖擊，同時又造成供電線路壓降過大；傳動設備要承受猛烈沖擊，膠帶張力過大會危害輸送帶及其它部件；膠帶和滾筒之間可能發(fā)生嚴重打滑，加速膠帶的損耗；多臺電動機驅動時還存在多臺電機的負載分配問題；為此人們不斷研究，開發(fā)新的設備和技術來實現膠帶機的軟啟動。目前實現軟起動的主要方式分為機械和電氣兩大類。機械方式包括使用液力偶合器，CST(線性濕式離合器)等。
1.液力偶合器
液力偶合器是一種液力傳動裝置，又稱液力連軸器。液力耦合器的結構主要由殼體、渦輪、泵輪三個部分組成。泵輪和渦輪相對安裝，統(tǒng)稱為工作輪。在泵輪和渦輪上有徑向排列的平直葉片，泵輪和渦輪互不接觸。兩者之間有一定的間隙(約3mm—4mm)；泵輪與渦輪裝合成一個整體后，其軸線斷面一般為圓形，在其內腔中充滿液壓油，電動機運行時帶動液力耦合器的殼體和泵輪一同轉動，泵輪葉片內的液壓油在泵輪的帶動下隨之一同旋轉。在離心力的作用下，液壓油被甩向泵輪葉片外緣處，并在外緣處沖向渦輪葉片，使渦輪在受到液壓油沖擊力而旋轉；沖向渦輪葉片的液壓油沿渦輪葉片向內緣流動，返回到泵輪內緣，然后又被泵輪再次甩向外緣。液壓油就這樣從泵輪流向渦輪，又從渦輪返回到泵輪而形成循環(huán)的液流。液力耦合器中的循環(huán)液壓油，在從泵輪葉片內緣流向外緣的過程中，泵輪對其做功，其速度和動能逐漸增大；而在從渦輪葉片外緣流向內緣的過程中，液壓油對渦輪做功，其速度和動能逐漸減小。液壓油循環(huán)流動的產生，是泵輪和渦輪之間存在著轉速差，使兩輪葉片外緣處產生壓力差。液力耦合器工作時，電動機的動能通過泵輪傳給液壓油，液壓油在循環(huán)流動的過程中又將動能傳給渦輪輸出。液壓油在循環(huán)流動的過程中，除受泵輪和渦輪之間的作用力之外，沒有受到其他任何附加的外力。根據作用力與反作用力相等的原理，液壓油作用在渦輪上的扭矩應等于泵輪作用在液壓油上的扭矩，這就是液力耦合器的工作原理。
液力耦合器調速原理表明，傳動速度的改變，實質是機械功率調節(jié)的結果。因此液力耦合器輸出轉速的降低，實際是輸出功率減小。在調速過程中，液力耦合器的原傳動轉速沒有發(fā)生變化，假設負載轉矩不變，原傳動的機械功率也不變，那么輸入與輸出功率的差值功率那里去了呢，顯然是被液力耦合器以熱能形式損耗掉了。
液力耦合器是一種耗能型的機械調速裝置，調速越深(轉速越低)損耗越大，對于平方轉矩負載，由于負載轉矩按轉速平方率變化，原傳動輸入功率則按轉速的平方率降低，損耗功率相對小一些，但輸出功率是按轉速的立方率減小，調速效率仍然很低。
2.變頻器
(1)變頻器的工作原理
變頻器是利用電子和可控硅為基礎，實現對電動機的電壓和頻率進行控制，使電源頻率平滑改變，從而使電動機可以平穩(wěn)地啟動，機械和電應力也降至最?。欢夷芨鶕r隨時改變頻率，從而實現對膠帶機帶速的控制。
變頻器分為交直交、交交變頻兩大類。目前交直交變頻使用比較廣泛，在此簡單介紹一下它的工作原理。交直交變頻由順變器、中間濾波環(huán)節(jié)、逆變器三部分組成。順變器的作用是將定壓定頻的交流電變換為可調直流電，通過電壓型或電流型濾波器為逆變器提供直流電源。逆變器將直流電源變?yōu)榭烧{頻率的交流電。順變器和逆變器都是晶閘管三相橋式電路，濾波器由電容或電抗器組成，為逆變器提供穩(wěn)定的電壓源或電流源。
(2)變頻器的特點
目前工業(yè)用變頻器規(guī)格范圍很寬，從幾kW到幾MW都有，近幾年中、高壓大功率變頻器產品逐漸增多?，F代變頻器基本都采用矢量調速技術，使受控電機呈現優(yōu)良的調速特性和滿意的負載能力。變頻器的加速曲線可以在很寬的范圍內設定，能滿足控制帶式輸送機加速度的要求。變頻調速系統(tǒng)的機械特性很硬，基本與電機的固有特性相同。使用開環(huán)系統(tǒng)控制帶式輸送機的驅動可以滿足技術要求。
當用多臺脫硫石膏壓球機變頻調速電動機驅動1臺帶式輸送機時，會有一臺變頻器被指定為主變頻器，其他變頻器指定為從變頻器，主變頻器采用轉矩控制，從變頻器采用速度跟隨控制。運行中只對主變頻器控制，全部從變頻器通過數據通訊，同步地、自動跟隨主變頻器實時運算、動態(tài)運行，保持良好的主、從關系和功率平恒。
在下運帶式輸送機上，變頻器可確保電機輸出足夠的制動轉矩以平衡動力負載，使輸送機穩(wěn)速運行，如果為四象限變頻器，還可以向電網反饋能量。
變頻器能夠提供很低的膠帶運行速度，滿足驗帶需要，并且變頻器擁有很強的故障診斷能力，可根據用戶需求提供不同的通訊接口實現數據上傳，這是機械式軟啟動裝置所無法實現的。
(3)變頻器的優(yōu)缺點
優(yōu)點：單元占用空間小，容易布置；能量傳遞的環(huán)節(jié)少，因而驅動系統(tǒng)的效率高；能量傳遞的環(huán)節(jié)都是剛性的，可靠性高，適用范圍廣；維護工作量?。恍矢?，高達96%以上，遠遠高于晶閘管大功率調速裝置。
缺點：諧波大，大容量對其他電器設備有一定的干擾，需加濾波器；大容量變頻器必須考慮散熱，而且要求環(huán)境清潔，一般需加裝空調進行散熱。(圖/文www.changrong-jx.com)

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