隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，長距離、大運(yùn)量、高帶速、大功率的帶式輸送機(jī)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(yùn)輸成本，對環(huán)境保護(hù)起到了積極作用，給企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。本文針對港口長距離大運(yùn)量帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行探討。
1、港口長距離帶式輸送機(jī)運(yùn)輸特點(diǎn)
    在港門帶式輸送機(jī)運(yùn)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\(yùn)輸系統(tǒng)頻繁起停，要求輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備良好的低速啟動(dòng)性能．對丁長距離、大運(yùn)量的輸送機(jī)來說，由于其功率大，在啟，制動(dòng)時(shí)，為避免輸送機(jī)啟、制動(dòng)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(xiǎn)事故，應(yīng)控制好啟制動(dòng)加速度，保證皮帶機(jī)的平穩(wěn)啟制動(dòng)；另外，大容量輸送機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，對供電電網(wǎng)的沖擊也會(huì)造成危害。    港口帶式輸送機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)營特點(diǎn)也決定了港口K距離、大容量帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能應(yīng)滿足：
    1)能控制啟制動(dòng)加速度，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起動(dòng)，從而降低對輸送機(jī)帶強(qiáng)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(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)的功率平衡，保證電機(jī)均衡分擔(dān)負(fù)載，避免造成欠載和過載，甚至燒毀電機(jī)的情況；
3)能夠適應(yīng)港口輸送機(jī)頻繁的啟停，保證輸送機(jī)在低速下具有良好的啟動(dòng)性能，使輸送機(jī)在“滿載”停機(jī)工況下能夠順利啟動(dòng)；
    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(dòng)系統(tǒng)對于控制輸送機(jī)膠帶及其張力、改善傳動(dòng)性能起到重要的作用。
2、港口長距離皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jìn)油室和回油室組成
    液力耦合器的一端A接連接在電動(dòng)機(jī)的輸出端，另一端通過減速箱拖動(dòng)輸送機(jī)運(yùn)行。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)耦合器泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)入采輪的地油在葉片帶動(dòng)下．由于離心力的作用，沿泵輪內(nèi)側(cè)流向外緣長身一個(gè)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(yùn)動(dòng)，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(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成油的動(dòng)能和勢能，而渦輪則將油的動(dòng)能和勢能義轉(zhuǎn)變成輸出軸的機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換
    在驅(qū)動(dòng)輸送機(jī)運(yùn)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(dá)到控制皮帶機(jī)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(jìn)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(gè)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(jī)電一體化的驅(qū)動(dòng)裝置．CST限制電機(jī)的電壓等級(jí)，足為解決皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)問題研發(fā)的產(chǎn)品工作時(shí)，通過控制器沒置需要到加速度曲線和起動(dòng)時(shí)問，收到啟動(dòng)信號(hào)后，電機(jī)空載起動(dòng)達(dá)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(shí)，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(hào)與控制系統(tǒng)設(shè)定的加速度曲線進(jìn)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(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)．
    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(shí)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(jī)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(dòng)皮帶機(jī)，其較低的轉(zhuǎn)速輸出人幅度降低系統(tǒng)的機(jī)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(shí)CST支持主一從同步這種控制方式，所以在拖動(dòng)輸送機(jī)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(tái)CST構(gòu)成的主，從結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制原理，
2.3變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理
    電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與頻率成正比，只要改變頻率就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻調(diào)速就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)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(dòng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變
    變頻器是針對電機(jī)控制研發(fā)的專用設(shè)備，一般通朋型交流傳動(dòng)設(shè)備都是電壓源型交一直一交結(jié)構(gòu)，通過改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)，其采用的控制方式也有很多種，現(xiàn)今公認(rèn)的最先進(jìn)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(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算異步電動(dòng)機(jī)的磁鏈，通過離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器將異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩值與給定值作比較，使異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)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(jī)運(yùn)行中的其它問題，使用變頻器驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)已經(jīng)在很多工程廣泛使用。
    圖3是由2臺(tái)變頻器構(gòu)成的士一從結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)．
3、各種驅(qū)動(dòng)形式優(yōu)缺點(diǎn)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(diǎn)：①在下作過程可接人帶式輸送機(jī)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(shí)現(xiàn)改變其輸出力矩的大小，達(dá)到對輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和實(shí)現(xiàn)無級(jí)涸速的同的；②其產(chǎn)品大都已同產(chǎn)化，設(shè)備價(jià)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(hù)較為簡單辦便。
    2)調(diào)速型液力耦合器的缺點(diǎn)：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(yùn)行時(shí)所能提供的驅(qū)動(dòng)力矩小，滿載起動(dòng)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(dòng)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(jìn)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(diǎn)：①軟起動(dòng)性能好，可使帶式輸送在各種工況下都能平穩(wěn)起動(dòng)，大大降低輸送帶的強(qiáng)度：②在起動(dòng)過程中，起動(dòng)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(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬，可滿足輸送機(jī)各種工況的需要。
    2) CST挖制傳輸系統(tǒng)的缺點(diǎn)：①不適合頻繁起、制動(dòng)工況；②設(shè)備價(jià)格昂貴，初期投入成本大；③制造難度大，系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)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(huì)影響齒輪壽命，且其關(guān)鍵部件如摩擦片必須依賴進(jìn)口，設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用較高。
    CST控制傳輸系統(tǒng)適用大功率、長距離、大運(yùn)量的同定式帶式輸送機(jī)，但對于像港口輸送機(jī)這樣需要頻繁起停的工況則不宜使用。
3.3變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
    1)變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：①調(diào)速性能好，能實(shí)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(dòng)，低速啟動(dòng)性能好．
    2)變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的缺點(diǎn)：①對電網(wǎng)會(huì)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(shí)會(huì)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(dòng)適用于頻繁起停、對低速啟動(dòng)功能要求高的場合，
4、軟啟動(dòng)在港口帶式輸送機(jī)運(yùn)輸中的應(yīng)用
    近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)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(jī)在港口運(yùn)輸中的應(yīng)用越來越多，為適應(yīng)港口運(yùn)輸?shù)纳�產(chǎn)運(yùn)營特點(diǎn)和特殊工況，軟啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式在港口帶式輸送機(jī)的應(yīng)用也逐漸增多。由中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司設(shè)計(jì)的上海港羅涇二期礦石碼頭工程的帶式輸送機(jī)系統(tǒng)采用全變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)方案。羅涇港區(qū)二期工程設(shè)計(jì)年吞吐量3780t/h，共有42臺(tái)帶式輸送機(jī)，總長22 km，卸船輸送機(jī)能力4200 t/h，裝船輸送機(jī)2100t/h，該工程也是國內(nèi)乃至世界上第一個(gè)采用全變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)方案的現(xiàn)代化港口物流工程，也是軟啟動(dòng)首次在港口運(yùn)輸物流系統(tǒng)中全覆蓋使用。從整個(gè)變頻驅(qū)動(dòng)運(yùn)行情況來看，輸送機(jī)同步起、停效果明顯，運(yùn)行平穩(wěn)，提高了傳動(dòng)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(yùn)輸中，也有適用軟啟動(dòng)的實(shí)例。表I為部分港口運(yùn)輸中部分長距離、大容量帶式輸送機(jī)的參數(shù)。
    由于港口帶式輸送機(jī)具有頻繁的重載起制動(dòng)、調(diào)整帶速以適應(yīng)不同生產(chǎn)率等自身?xiàng)l件，變頻器驅(qū)動(dòng)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(hù)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(jī)中尚未得到使用；液力耦合器由于傳動(dòng)效率低、軟啟效果不好等因素使用也不多。