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CST可控驱动装置在煤矿胶带机上的应用
发布时间：2013-09-09 07:56 来源：未知
0、引言
随着煤矿高产高效工作面的发展，大运量、长运程、高带速胶带机越来越多地被设计、制造并投人运行。大型机种的使用，使胶带机存在的冲击载荷大、成本高、寿命短、驱动电机出力不均匀而导致烧毁电机等问题更加尖锐地暴露出来。为此，国内外都对胶带机的软启动及功率平衡技术进行了研究探讨。目前国内主要采用的变频调压调速装置及不可调液力耦合器等，前者设备维修难度大，后者体积大，故各厂家都在寻求新型产品。国外产品主要有美国DODGE公司的CST可控驱动装置、德国VOITH公司的调速型液力耦合器、英国的开关式磁阻控制器等。我周目前主要使用调速型液力耦合器和可控硅软启动。实践表明：调速型液力耦合器不能在低速段提供稳定平衡的加速度，而且控制特性也不准确，辅助设备多，控制过程滞后、方法复杂，维护不便；可控硅软启动受到隔离和散热等因素的制约，容量不能太大，并容易引起电机附加的轴向振动。运用CST可控装置实现软启动，不仅能对胶带输送机进行充分的优化控制，如加减速、验带、过载、功率平衡、运行调节等，而且可靠性高，有较强的适应性和组网能力，可方便灵活地和胶带机控制系统配套使用，因此如经济条件允许，可采用DODGE公司的CST可控驱动装置。
1、CST装置简介
CST（可控启动传输装置）是一个由多级齿轮减速器加上湿式离合器及液压控制部分组成的系统，是专门为平滑启动运送大惯性载荷，如煤炭或金属矿石的长距离运输机而设计的。CST的输出扭矩是由液压控制系统控制的，可随着离合器上所加的液压压力而变化。CST是集减速、离合、调速、液控、电控、冷却、运行监测及装置自诊断为一体的高科技产品，由主体部分、液压驱动器、冷却系统、电控器及传感器等部分组成。其主体结构主要包括输入、输出和盘组件3部分。液压驱动器一般由机械驱动液压泵和压力控制阀组成，用来控制盘组件的液压力。电控器用来控制CST按设定的流程运行，监测运行全过程，并和其他系统组网。冷却系统用于消除盘组件动、静片之间相对运动而产生的热量。传感器则为电控器提供检测信号，以便监测CST运行全过程，主要包括油箱温度、冷却液流量和压力、润滑压力、盘组件液压、输入和输出转速等。
CST对负载的启动调速。电动机运行时，CST通过输入部分带动输出部分的太阳齿轮，太阳齿轮带动行星齿轮转动。因盘组件上无液压力，环齿轮自由旋转，而行星轮支座不旋转，即输出轴不转，没有转矩输出，驱动电机空载启动。电机完成启动过程达到稳定工作区后，通过液压驱动器按设定要求调节盘组件的液压力，环齿轮旋转受阻，行星齿轮则开始在环齿上滚动，当行星支座上有足够的转矩克服负载的阻力时，输出轴带动负载按照设定的加速度特性加速，达到稳定转速时，环齿轮停转，可控启动完成。
2、CST控制与传统软启动的比较
①CST的主要特点是能够在启动、加速及停车过程中平滑地控制皮带速度，避免瞬时张力变化对皮带机系统的冲击和破坏。大同煤矿集团公司塔山主井3 500 m系统中使用的3台1950kV CST，每一台的启动过程都是曲线启动，这就确保了皮带机在启动开始各设备都处于低速、低启动力矩状态，降低了各种应力冲击。而传统使用的液力耦合器软启动，启动时间很短而无法控制，在启动初期皮带机受到的应力的变化相当大，有可能损坏胶带或其他部件。同样，在减速过程中也可以通过编程实现曲线减速。
②在大同煤矿集团公司塔山矿主井3台驱动系统中，通过控制器内部的功率闭环实现3台CST之间的功率平衡。当某台CST出现打滑时，通过功率平衡控制系统自动对其他CST离合器的压力进行控制，以此闭环实现多台驱动速度的一致。这在传统软启‘动中是无法实现的。
③普通液力耦合器多台驱动装置启动时，几台主电机同时启动，启动电流相当大，对电网的要求相当高。即使是可控硅调速软启动，它也只能根据启动负载选择主电机，主电机选用功率大，电网负荷也很大，并且一般也实现不了多台电机按要求顺序启动。如选用CST控制，首先在主电机的选用上只需根据运行负荷选用主电机就可以了，这在成本控制上空间就很大；另外，它的空载启动特性可以有效地减小系统的启动电流，缩短启动时间，减小对电网的冲击。就塔山主井皮带主电机的选用而言，3xl600kW、10 kV，启动电流只有35A，启动时间60s，CST效率可达98%，并且是3台依次启动，所以对上级电网的要求较低。
3、CST和胶带机控制系统的配套使用
目前国内煤矿采用CST的胶带机，其控制系统可以选用天津贝克公司的集中控制系统，其最主要的优点是可以现场编程，该系统是矿用本质安全型设备，核心为现在较为流行的工业计算机，主要由控制器、电源箱和接口电路以及沿线急停和智能设备组成�？刂破魇窍低车闹饕考涸鸫硐低车乃泄收先挝窈透髦质淙胧涑龉δ�，由CPU�？椤INIE�？椤⒂镆裟？榈茸槌桑涌诮衔晟�，串口和RS232、以太网接口等为地面监控和管理提供方便。LINIE�？橛美锤涸鸶骺刂破鞯耐ㄑ丁Ｓ镆裟？楦涸鹑叩耐ɑ昂驮ぞ＝涌谙渲饕涸鸶髦帜Ｄ夂褪中藕诺牟杉约敖拥愫涂亓康氖淙胧涑�，其中包括皮带各种�；ご衅骱虲ST各种信号的协助处理。输出部分受CPU�？榈目刂�，CST所需各种控制输入信号包括启车停车以及故障信号等都由它来完成。系统配以真空磁力启动器（或高低压控制柜）、各种�；ご衅�、执行器、信号联络和语音通信装置，构成具有控制、�；�、通信、信号传输综合功能的控制系统，功能齐全，控制可靠，得到了广泛的应用。为了达到最佳控制效果，CST和贝克控制系统配套使用时，采取发挥各自优势又合理有机配合的原则，即加速度、验带、过载、功率平衡、运行调节等控制功能以及相关的传感器监测信号由CST完成，而控制主电机启停、�；�、通信、信号、组网等功能则由贝克完成。所有的控制操作命令均在贝克控制台上进行，CST和贝克之间的联系信号尽可能合理有效。
4、应用大型CST的问题
至今国内还没有生产大型CST的能力，购置国外产品投资很大；为了保证不影响生产，须超量储备零部件甚至整机，又需要30%~50%的投资；另外，有些故障的判断和处理须聘请外方技术人员指导，有些损坏的零件也得到境外修复，增加了维护成本。因此，推广应用大型CST可控装置主要问题是经济投资问题。目前还没有进行CST和其他方式的综合经济效益的详细和准确的比较分析，有待进一步研究。
5、结语
CST可控驱动装置和胶带机控制系统配套使用能大大改善胶带机的技术性能，延长胶带机使用寿命，减少维护费用，产生明显的经济效益。
