隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，長距離、大運量、高帶速、大功率的帶式輸送機不斷應(yīng)用到各行各業(yè)中，尤其是在港口、電力、煤炭等行業(yè)的應(yīng)用，節(jié)省了企業(yè)的運輸成本，對環(huán)境保護起到了積極作用，給企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟和社會效益。本文針對港口長距離大運量帶式輸送機驅(qū)動方式進行探討。
1、港口長距離帶式輸送機運輸特點
在港門帶式輸送機運輸中，由丁裝、卸船頻繁的換艙，或者更換堆存區(qū)域?qū)е碌倪\輸系統(tǒng)頻繁起停，要求輸送機的驅(qū)動系統(tǒng)具備良好的低速啟動性能．對丁長距離、大運量的輸送機來說，由于其功率大，在啟，制動時，為避免輸送機啟、制動加速度局部不平衡，導(dǎo)致膠帶局部張力過大，從而降低輸送帶的使用壽命，甚至造成斷帶這樣的危險事故，應(yīng)控制好啟制動加速度，保證皮帶機的平穩(wěn)啟制動；另外，大容量輸送機直接啟動時，對供電電網(wǎng)的沖擊也會造成危害。
港口帶式輸送機的生產(chǎn)運營特點也決定了港口K距離、大容量帶式輸送機的驅(qū)動性能應(yīng)滿足：
1)能控制啟制動加速度，實現(xiàn)平穩(wěn)起動，從而降低對輸送機帶強的要求．提高膠帶的使用壽命，節(jié)約投資；
2)能夠?qū)崿F(xiàn)多電機驅(qū)動時的功率平衡，保證電機均衡分擔(dān)負(fù)載，避免造成欠載和過載，甚至燒毀電機的情況；
3)能夠適應(yīng)港口輸送機頻繁的啟停，保證輸送機在低速下具有良好的啟動性能，使輸送機在“滿載”停機工況下能夠順利啟動；
4)具備良好的調(diào)速性能，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)率；
5)盡量減小起停對電網(wǎng)的沖擊。
大量研究表明，驅(qū)動系統(tǒng)對于控制輸送機膠帶及其張力、改善傳動性能起到重要的作用。
2、港口長距離皮帶機驅(qū)動方式
2.1調(diào)速型液力耦合器…
液力耦合器主要由泉輪、渦輪、工作率、油箱，進油室和回油室組成
液力耦合器的一端A接連接在電動機的輸出端，另一端通過減速箱拖動輸送機運行。當(dāng)電動機帶動耦合器泵輪旋轉(zhuǎn)時，進入采輪的地油在葉片帶動下．由于離心力的作用，沿泵輪內(nèi)側(cè)流向外緣長身一個旋轉(zhuǎn)沖擊力矩，形成高壓高速流沖擊渦輪葉片，使渦輪跟隨泉輪同向運動，油在渦輪中由外緣流向內(nèi)側(cè)被迫減壓減速，然后流入泵輪，在這種循環(huán)中，泵輪將電動機的機械能轉(zhuǎn)變成油的動能和勢能，而渦輪則將油的動能和勢能義轉(zhuǎn)變成輸出軸的機械能，從而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換
在驅(qū)動輸送機運行的過程中，通過對耦合器工作室油壓力和液壓油量的調(diào)節(jié)來淵整輸出的速度，從而達到控制皮帶機帶速的日的．但對丁液力耦合器本身來講，液力耦合器的轉(zhuǎn)速控制屬于開環(huán)控制，液力耦合器的轉(zhuǎn)速控制只能進行簡單的速度調(diào)整，精度較低
2.2 CST控制傳輸系統(tǒng)
CST是一個帶有電一液反饋控制及齒輪減速器、在低速軸端裝有線性濕性離合器的機電一體化的驅(qū)動裝置．CST限制電機的電壓等級，足為解決皮帶機驅(qū)動問題研發(fā)的產(chǎn)品工作時，通過控制器沒置需要到加速度曲線和起動時問，收到啟動信號后，電機空載起動達到額定速度，液壓系統(tǒng)殲始增加離合器反應(yīng)盤系統(tǒng)的壓力，當(dāng)反應(yīng)盤相互作用時，其輸出力矩與液壓系統(tǒng)的壓力成正比，設(shè)在輸出軸上的速度傳感器檢測出轉(zhuǎn)速并反饋給控制系統(tǒng)，將該速度信號與控制系統(tǒng)設(shè)定的加速度曲線進行比較，其差值用于調(diào)整反應(yīng)盤壓力．從而確保穩(wěn)定的加速度斜率，實現(xiàn)平滑啟動．
CST自身帶有齒輪減速器，輸入、輸出側(cè)有一定的減速比因而選型時需要按安際的帶速要求米配置，CST也足靠液體介質(zhì)傳遞能量，但與液力耦合器不同的是CST一端與電機直接連接，通過齒輪減速后輸出側(cè)屬于低速，因此CST無需連接減速箱可以直接驅(qū)動皮帶機，其較低的轉(zhuǎn)速輸出人幅度降低系統(tǒng)的機械損耗一另外與液力耦合器不同．CST自身帶有電一液反饋系統(tǒng)，對轉(zhuǎn)矩輸出有較好的控制能力；同時CST支持主一從同步這種控制方式，所以在拖動輸送機的過程中較液力耦合器有較好的性能二圖2顯示了由2臺CST構(gòu)成的主，從結(jié)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)及控制原理，
2.3變頻器驅(qū)動系統(tǒng)原理
電動機的轉(zhuǎn)速與頻率成正比，只要改變頻率就可以改變電動機的轉(zhuǎn)速，變頻調(diào)速就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的．通常采用交一直一交的方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電，再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓可控制的交流電源J∈給電動機，從而實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的改變
變頻器是針對電機控制研發(fā)的專用設(shè)備，一般通朋型交流傳動設(shè)備都是電壓源型交一直一交結(jié)構(gòu)，通過改變電機工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動機的傳動，其采用的控制方式也有很多種，現(xiàn)今公認(rèn)的最先進的控制方式是DTC直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（利用空問矢量以定子磁場定向的分析方法，削妾在定子坐標(biāo)系下分析異步電動機的數(shù)學(xué)模型，計算異步電動機的磁鏈，通過離散的兩點式調(diào)節(jié)器將異步電動機的實際轉(zhuǎn)矩值與給定值作比較，使異步電動機的轉(zhuǎn)矩波動保持在一定的容差范圍內(nèi)）變頻器本身帶有很豐富的軟件功能以及較靈活的通訊能力．能解決主一從控制中負(fù)載均衡及輸送機運行中的其它問題，使用變頻器驅(qū)動皮帶機已經(jīng)在很多工程廣泛使用。
圖3是由2臺變頻器構(gòu)成的士一從結(jié)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)．
3、各種驅(qū)動形式優(yōu)缺點分析
3.1 調(diào)速型液力耦合器…
I)調(diào)速瓔液力耦合器的優(yōu)點：①在下作過程可接人帶式輸送機的速度反饋環(huán)節(jié)，控制調(diào)速T作裝髓內(nèi)的充液量變化的速度和充液量的大小，從而可實現(xiàn)改變其輸出力矩的大小，達到對輸送機實現(xiàn)軟啟動和實現(xiàn)無級涸速的同的；②其產(chǎn)品大都已同產(chǎn)化，設(shè)備價格適中，設(shè)備初期投入成本較低；③設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)含最不高，使用中維護較為簡單辦便。
2)調(diào)速型液力耦合器的缺點：①調(diào)速范圍小，通常在40%～90%．存在調(diào)速死區(qū)，調(diào)速的精度低：②設(shè)備在低速運行時所能提供的驅(qū)動力矩小，滿載起動難度較大，且產(chǎn)生的熱量大，需要充足的冷卻水源；③系統(tǒng)整體效率低，不利于節(jié)能。
調(diào)速型液力耦合器適用丁軟起動性能要求一般，調(diào)速范圍要求不大的場合。另外，由于調(diào)速型液力耦合器采用非電力方法進行調(diào)速，因此在煤礦井下防暴場合使用具有較大的優(yōu)勢。
3.2CST控制傳輸系統(tǒng)
1) CST控制傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點：①軟起動性能好，可使帶式輸送在各種工況下都能平穩(wěn)起動，大大降低輸送帶的強度：②在起動過程中，起動加速度可任意調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度高；③在其調(diào)速范圍內(nèi)可實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍寬，可滿足輸送機各種工況的需要。
2) CST挖制傳輸系統(tǒng)的缺點：①不適合頻繁起、制動工況；②設(shè)備價格昂貴，初期投入成本大；③制造難度大，系統(tǒng)復(fù)雜，維護不方便；④由于對油液的性能要求高，需專用油液．一般1年至少需更換一次油液，否則會影響齒輪壽命，且其關(guān)鍵部件如摩擦片必須依賴進口，設(shè)備的維護費用較高。
CST控制傳輸系統(tǒng)適用大功率、長距離、大運量的同定式帶式輸送機，但對于像港口輸送機這樣需要頻繁起停的工況則不宜使用。
3.3變頻器驅(qū)動系統(tǒng)
1)變頻器驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點：①調(diào)速性能好，能實現(xiàn)對速度的調(diào)整控制，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)率要求；②系統(tǒng)效率較高，有利于節(jié)能；③能適應(yīng)頻繁起停工況，能夠?qū)崿F(xiàn)“零速滿扭矩”起動，低速啟動性能好．
2)變頻器驅(qū)動系統(tǒng)的缺點：①對電網(wǎng)會產(chǎn)生一定的諧波污染，需要采取一定的措施減少對上游電網(wǎng)的影響：②變頻器工作時會產(chǎn)生大量的熱量，需要良好的通風(fēng)冷卻環(huán)境，
變頻器驅(qū)動適用于頻繁起停、對低速啟動功能要求高的場合，
4、軟啟動在港口帶式輸送機運輸中的應(yīng)用
近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，港口碼頭鐵礦石、煤炭卸船的效率不斷提高，且建港條件相對變差，長距離、大功率的帶式輸送機在港口運輸中的應(yīng)用越來越多，為適應(yīng)港口運輸?shù)纳a(chǎn)運營特點和特殊工況，軟啟動驅(qū)動方式在港口帶式輸送機的應(yīng)用也逐漸增多。由中交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司設(shè)計的上海港羅涇二期礦石碼頭工程的帶式輸送機系統(tǒng)采用全變頻調(diào)速驅(qū)動方案。羅涇港區(qū)二期工程設(shè)計年吞吐量3780t/h，共有42臺帶式輸送機，總長22 km，卸船輸送機能力4200 t/h，裝船輸送機2100t/h，該工程也是國內(nèi)乃至世界上第一個采用全變頻調(diào)速驅(qū)動方案的現(xiàn)代化港口物流工程，也是軟啟動首次在港口運輸物流系統(tǒng)中全覆蓋使用。從整個變頻驅(qū)動運行情況來看，輸送機同步起、停效果明顯，運行平穩(wěn)，提高了傳動系統(tǒng)對速度控制的可靠性與靈活性，很好地滿足了港口裝卸工藝的特殊要求。除此之外，國內(nèi)其它港口運輸中，也有適用軟啟動的實例。表I為部分港口運輸中部分長距離、大容量帶式輸送機的參數(shù)。
由于港口帶式輸送機具有頻繁的重載起制動、調(diào)整帶速以適應(yīng)不同生產(chǎn)率等自身條件，變頻器驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用相對其他兩種方式較多。CST由于初始投資高、后期維護高以及不能滿足頻繁起停工況等因素，目前在港口帶式輸送機中尚未得到使用；液力耦合器由于傳動效率低、軟啟效果不好等因素使用也不多。
