带式输送机讲座

1、专题讲座：大型带式输送机专题讲座：大型带式输送机中国矿业大学（北京）中国矿业大学（北京）孟国营孟国营复杂带式输送机组成一、序一、序散状物料连续输送设备散状物料连续输送设备重载化、大型化、高速化、长时化、重载化、大型化、高速化、长时化、信息化、高可靠性信息化、高可靠性 散状物料连续运输的最佳选择。散状物料连续运输的最佳选择。技术发展趋势技术发展趋势 1.向大型化、高效率化、无保养化和节能化发向大型化、高效率化、无保养化和节能化发 展；展；2.向自动化、智能化、集成化和信息化发展；向自动化、智能化、集成化和信息化发展；3.向成套化、系统化、综合化和规模化发展；向成套化、系统化、综合化和规模化发展；

2、4.向模块化、组合化、系列化和通用化发展；向模块化、组合化、系列化和通用化发展；5.采用新理论、新方法、新技术和新手段提高采用新理论、新方法、新技术和新手段提高设计质量；设计质量；6.采用新结构、新部件、新材料和新工艺提高采用新结构、新部件、新材料和新工艺提高产品性能。产品性能。二、发展不足二、发展不足国内静态设计，大马拉小车、国内动国内静态设计，大马拉小车、国内动态有公式无参数；态有公式无参数；国外动态设计与国内实际工况差别。国外动态设计与国内实际工况差别。设计与实际运行脱节；设计与实际运行脱节；理论与试验研究脱节，试验技术滞后。理论与试验研究脱节，试验技术滞后。工程现状的重视程度不够。工程

3、现状的重视程度不够。(1) 软启动的定义软启动的定义 机械设备的软启动是指机械设备在重载或满载机械设备的软启动是指机械设备在重载或满载的工况下能够的工况下能够可控制可控制地逐步克服整个系统的惯性而地逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动。最理想的软启动是平稳地启动。最理想的软启动是闭环曲线控制闭环曲线控制。 启动：启动：是力学概念，指开始加力。是力学概念，指开始加力。 起动：起动：是运动学概念，指速度有零开始变化。是运动学概念，指速度有零开始变化。三、专题讨论三、专题讨论1 软启动技术软启动技术 (2) 软启动的必要性及应用场合软启动的必要性及应用场合能有效减小传动系统和工作机构受到的启动机械能有

4、效减小传动系统和工作机构受到的启动机械冲击，从而延长机械设备的使用寿命；冲击，从而延长机械设备的使用寿命；可大大减小皮带中的启动张力，从而可以选用小可大大减小皮带中的启动张力，从而可以选用小规格的皮带或延长皮带的寿命，节约投资；规格的皮带或延长皮带的寿命，节约投资；软启动技术能减小对电动机的热冲击负荷及对电软启动技术能减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响，从而延长电动机、变压器和其它电气网的影响，从而延长电动机、变压器和其它电气设备的使用寿命；设备的使用寿命；采用软启动技术后，在电动机的选型上，可以选采用软启动技术后，在电动机的选型上，可以选用小容量电机，从而减少不必要的设备投资。用小容量电

5、机，从而减少不必要的设备投资。软启动技术的适用场合：软启动技术的适用场合：皮带输送机；皮带输送机；刮板输送机；刮板输送机；采煤机牵引；采煤机牵引；大型球磨机；大型球磨机；大型搅拌机；大型搅拌机；各类提升机；各类提升机；其它需要大功率软启动和无级调速的场合。其它需要大功率软启动和无级调速的场合。(3) (3) 现代软启动技术应具有的功能和特点现代软启动技术应具有的功能和特点: : 无级变速无级变速多驱动功率平衡多驱动功率平衡过载自动保护过载自动保护传动效率高传动效率高结构简单结构简单工作寿命长工作寿命长成本和运行费用低成本和运行费用低安装便捷、维护简单安装便捷、维护简单按照工作原理的学科领域进行

6、划分，目前国内外按照工作原理的学科领域进行划分，目前国内外常用的软启动技术主要可分为三类：常用的软启动技术主要可分为三类： (1)机械类软启动技术机械类软启动技术: (2)电机类软启动技术电机类软启动技术: (3)机电结合类软启动技术：机电结合类软启动技术：液力耦合器软启动液体粘性离合器软启动磁粉制动器软启动低速大转矩液压马达软启动 采用软启动器的软启动大功率变频调速软启动直流电动机软启动开关磁阻电动机软启动 CST BOSS MST (4) 现有软启动技术的分类及特点现有软启动技术的分类及特点1.1.技术成熟，成本相对技术成熟，成本相对较低；较低；2.2.体积庞大；体积庞大；3.3.内部结构

7、比较复杂，内部结构比较复杂，现场维护较为困难；现场维护较为困难；4.4.安全性差；安全性差；5.5.软启动效果差；软启动效果差；6.6.传动效率低。传动效率低。 采用采用液力偶合器液力偶合器作为软启动装置特点：作为软启动装置特点： 1 1泵轮；泵轮；22外壳；外壳；33易熔塞；易熔塞；44透平轮；透平轮；55工作液工作液调节工作腔液调节工作腔液体的充满度来体的充满度来改变输出转速改变输出转速和转矩和转矩 (润 滑 油 入 口 )(控 制 压 力 油 入 口 )采用采用液体粘性传动装置液体粘性传动装置的软启动技术的软启动技术rZoabHh(t)Qp44)(2baMth0)(244IMthIban

8、dtdf其中其中: : M M : : 液体粘性转矩液体粘性转矩; ; : : 油液动力粘度油液动力粘度 ; ; : : 摩擦片角速度摩擦片角速度; ; h(t) h(t) : : 油膜厚度油膜厚度; ; a,b a,b : : 摩擦片外径和内径摩擦片外径和内径; ; I I : : 转动惯量转动惯量; ; M Mf f : : 负载转矩负载转矩。液体粘性传动原理模型液体粘性传动原理模型液体粘性转矩液体粘性转矩: :运动微分方程运动微分方程: : 液粘离合器软启动技术的特点：液粘离合器软启动技术的特点：1. 1. 可实现的功能包括：可实现的功能包括：软启动软启动软停机软停机无级变速无级变速多驱

9、动功率平衡多驱动功率平衡过载自动保护等功能过载自动保护等功能2. 2. 在软启动和调速过程中，发热较大；在软启动和调速过程中，发热较大；3. 3. 当摩擦片损坏时，系统无法工作。当摩擦片损坏时，系统无法工作。采用采用低速大扭矩液压马达低速大扭矩液压马达的软启动装置的软启动装置特点：特点： 1. 1. 调速性能较好，可实现软启动功能；调速性能较好，可实现软启动功能；2. 2. 价格较高；价格较高；3. 3. 液压系统复杂；液压系统复杂；4. 4. 现场维护较困难；现场维护较困难；5. 5. 实际应用较少。实际应用较少。采用采用磁粉制动器磁粉制动器的软启动装置特点：的软启动装置特点：磁粉制动器的结

10、构原理图磁粉制动器的结构原理图 通过工作间隙的被磁化通过工作间隙的被磁化的磁粉链传递转矩，改的磁粉链传递转矩，改变砺磁电流变砺磁电流调节转矩调节转矩 调速原理：调速原理：1. 1. 降低电源电压（基速以下）；降低电源电压（基速以下）； 2. 2. 减弱磁通调速（基速以上）。减弱磁通调速（基速以上）。特点：特点：1. 1. 调速性能好，可实现软启动的各项功能；调速性能好，可实现软启动的各项功能； 2. 2. 用于大功率时，价格昂贵，初期投资大；用于大功率时，价格昂贵，初期投资大； 3. 3. 仍需要配置减速器；仍需要配置减速器； 4. 4. 运行维护费用高；运行维护费用高； 5. 5. 适合于频

11、繁调速的场合。适合于频繁调速的场合。采用采用直流电动机直流电动机作为软启动装置特点：作为软启动装置特点：特点：特点：1.1.调速性能好，可实现软启动的各项功；调速性能好，可实现软启动的各项功；2.2.用于大功率时，价格昂贵，初期投资大；用于大功率时，价格昂贵，初期投资大；3.3.仍需要配置减速器；仍需要配置减速器；4.4.适合于频繁调速的场合。适合于频繁调速的场合。pfn 60采用采用大功率变频控制器大功率变频控制器的软启动装置特点：的软启动装置特点：调速原理：调速原理：改变电动机电源频率调速改变电动机电源频率调速（基频以下恒转矩，基频（基频以下恒转矩，基频以上恒功率）以上恒功率）调速原理：调

12、速原理：特点：特点：1.1.技术较新颖，可实现软启动技术较新颖，可实现软启动 的主要功能的主要功能2.2.输出转矩为脉动的输出转矩为脉动的3.3.依赖速度传感器工作依赖速度传感器工作4.4.价格较高价格较高5.5.正在开发大功率开关磁阻电机正在开发大功率开关磁阻电机开关磁阻电机的结构原理开关磁阻电机的结构原理采用采用开关磁阻电机开关磁阻电机的软启动装置的软启动装置磁阻最小原理磁阻最小原理特点：特点：1.1.技术上与降压启动相近，技术上与降压启动相近，主要解决启动电流大的问主要解决启动电流大的问题；题；2.2.可实现简单的电动机软启可实现简单的电动机软启动的功能；动的功能；3.3.无速度控制和调

13、节功能；无速度控制和调节功能；4.4.用于对启动性能要求不高用于对启动性能要求不高的场合；的场合；5.5.用于功率较小的场合；用于功率较小的场合；6.6.价格较低。价格较低。采用采用软启动器软启动器的软启动装置特点：的软启动装置特点：通过按一定时序调整通过按一定时序调整六只晶闸管的触发角六只晶闸管的触发角来控制电机的输入电来控制电机的输入电压压U晶闸管软启动器的主电路图晶闸管软启动器的主电路图 采用采用MSTMST传动系统传动系统的软启动装置的软启动装置(Mechanical Start Transmission)4567109111213143218优化后的软启动曲线优化后的软启动曲线电动机

14、启动曲线电动机启动曲线优化后的软停机曲线优化后的软停机曲线MSTMST软启动减速器结构示意图软启动减速器结构示意图无级调速原理；无级调速原理；多驱动功率平衡原理；多驱动功率平衡原理；过载自动保护原理过载自动保护原理 MSTMST软启动传动系统的特点：软启动传动系统的特点： 1. 1. 空载软启动空载软启动电动机启动电流小，电流冲击时间短；电动机启动电流小，电流冲击时间短； 2. 2. 传动效率高传动效率高发热量小，传动效率高，有效节省电能；发热量小，传动效率高，有效节省电能；3. 3. 机械结构简单机械结构简单机械结构简单紧凑，体积小，重量轻；机械结构简单紧凑，体积小，重量轻；4. 4. 技术

15、先进、技术成熟技术先进、技术成熟机械与控制系统成熟可靠；机械与控制系统成熟可靠；5. 5. 控制系统简单控制系统简单无需复杂的控制结构，简化了系统；无需复杂的控制结构，简化了系统；6. 6. 工作寿命长工作寿命长工作可靠，使用寿命长；工作可靠，使用寿命长；7. 7. 价格和运行费用低价格和运行费用低价格合理，无需高昂的附加运行费用；价格合理，无需高昂的附加运行费用；8. 8. 安装便捷、维护简单安装便捷、维护简单外置的液粘制动器，安装和维护简单；外置的液粘制动器，安装和维护简单；9. 9. 型谱丰富型谱丰富多种安装布置方式、多种安装布置方式、200200800kW800kW、速比、速比1818

16、30;30;10. 10. 取代了传统的减速器和液力偶合器。取代了传统的减速器和液力偶合器。MSTMST与常用软启动装置比较一览表与常用软启动装置比较一览表功功 能能MSTMST软启动软启动大功率直流大功率直流软启动软启动大功率变频大功率变频软启动软启动液力液力耦合器耦合器软启动软启动/ /软停车软停车性能好性能好性能好性能好性能好性能好性能差性能差无级调速无级调速范围广，稳定范围广，稳定范围广，稳定范围广，稳定范围广，稳定范围广，稳定较差较差多驱动功率平衡多驱动功率平衡准确，磨损小准确，磨损小准确，无磨损准确，无磨损准确，无磨损准确，无磨损无无过载保护过载保护有有有有有有有有传动效率传动效率

17、高高高高较高较高低低价格价格低低很高很高很高很高低低运行成本运行成本低低高高高高低低工作寿命工作寿命长长长长长长短短工作可靠性工作可靠性可靠可靠可靠可靠可靠可靠不可靠不可靠分离变量法分离变量法连续模型的建立连续模型的建立偏微分方程的建立偏微分方程的建立确定边界条件与初始条件确定边界条件与初始条件求出基本函数（与位置有关）求出基本函数（与位置有关）求出广义力（与时间有关）求出广义力（与时间有关）得到完整的解得到完整的解得到解的简单表达式得到解的简单表达式求出动张力（与时间和位置有关）求出动张力（与时间和位置有关）广义坐标法广义坐标法利用无穷级数的特性利用无穷级数的特性三、专题讨论三、专题讨论2

18、2 带式输送机的带式输送机的 功能：功能：设计出最佳的启动和停机控制曲设计出最佳的启动和停机控制曲 线提线提供输送机胶带选型的数据依据；供输送机胶带选型的数据依据； 提供合理的驱动装置拉紧装置；提供合理的驱动装置拉紧装置； 检验静态初步设计结果的合理性。检验静态初步设计结果的合理性。问题：问题：打滑、跑偏问题、高温、断带（断前检测与打滑、跑偏问题、高温、断带（断前检测与断后捕捉）、撕裂、乘人探测、制动（上、下运）、断后捕捉）、撕裂、乘人探测、制动（上、下运）、堆料、火灾、铁器、烟雾。堆料、火灾、铁器、烟雾。检测：检测：信号的提取。信号的提取。监测：监测：分析与处理，有管理的概念，包括了检测分析

19、与处理，有管理的概念，包括了检测 的概念。的概念。带式输送机的工况在线测试中：力、荷载是难点带式输送机的工况在线测试中：力、荷载是难点（电机类荷载的非线性识别技术），托滚运行工况（电机类荷载的非线性识别技术），托滚运行工况检测与更换也难（检测与更换也难（“温度识别温度识别”“”“打滑识别打滑识别”“”“噪噪声识别声识别”“”“振动识别振动识别”）、冷态与热态。）、冷态与热态。三三、专题讨论专题讨论3 3 在线检测与控制技术在线检测与控制技术带式输送机断带自动监测装置带式输送机断带自动监测装置 带式输送机断带自动监测装置，通过预埋在带式输送机断带自动监测装置，通过预埋在胶带接头两端的胶带接头两端

20、的，利用，利用可以在输送机可以在输送机运行的过程中运行的过程中胶带胶带接头接头的的，并根据，并根据接头的实际情况发出报警信号，以提示工作人员接头的实际情况发出报警信号，以提示工作人员对输送机胶带进行检修。对输送机胶带进行检修。接头区输送带宽度方向1、2、3、磁块a. b. c. 霍尔传感器1、2、3c3运动方向21ab200040三、三、专题讨论专题讨论4 4 大倾角上大倾角上、下运带式输送机设计下运带式输送机设计下运式：下运式：液压制动（变量泵阀控制动液压制动（变量泵阀控制动、定量泵阀控制动）；液力制动；盘式制定量泵阀控制动）；液力制动；盘式制动。动。上运式：上运式：深槽技术：该技术能够实现原煤上深槽技术：该技术能够实现原煤上运倾角最大达运倾角最大达2828度，大大节省巷道开拓费用和度，大大节省巷道开拓费用和设备投资。该机采用设备投资。该机采用PLCPLC控制及软启动装置以控制及软启动装置以保证整机可靠运行。保证整机可靠运行。三、三、专题讨论专题讨论5 5 其他重要技术其他重要技术多电机工作多电机工作:多点驱动技术、多功率平衡技术、多电多点驱动技术、多功率平衡技术、多电