0、引言
近年来。随着高产高效集约化矿井的迅速发展，长壁工作面单产持续提高，作为长壁工作面的主要运输设备，刮板输送机的装机功率也在不断提高。目前，国外综采最大的工作面刮板输送机，其运量已达6 000t/h．装机功率3xl 600 kW，运距450 m。国内自主研发的刮板输送机运量已达3 500 t/h．装机功
率3x700 kW．运距300m。这种大功率刮板输送机负载量大．运输距离长，起动频繁且多为带载起动，输送机的起动问题、功率平衡问题与过载保护问题日益突出。因此，刮板输送机的起动技术也从传统的直接起动发展为可控起动。CST可控起动传输装置是美国道奇公司与DBT公司共同研究开发，专门用于驱动大功率刮板输送机。它对保护电动机、避免链条强烈冲击，实现输送机平稳起动和安全运行起着非常重要的作用。目前，CST可控起动传输装置在神华集团引进的大功率刮板输送机上已经得到成熟应用。
1、刮板输送机起动特性分析
刮板输送机在与采煤机配套工作过程中，其装煤量随着采煤机的采煤速度和行进方向不断变化，范围从空载到满载甚至超载．且持续时间无规律。在极不稳定的负荷状态下，刮板输送机经常发生卡链、断链、脱齿等故障，且经常在重载或超载下起动，另外，大功率刮板输送机普遍采用多机驱动方式，由于机头和机尾驱动部电动机、链条等结构及参数差异，导致多机驱动系统中各电动机功率分配失衡，负载波动，这些都对电动机造成一定的损害，严重时甚至烧毁电动机。
国内外均采用软起动方式的目的是为了减少刮板输送机起动过程中的动张力，并实现运行过程中多机负载均衡。目前，有2种软起动方式，一种是直接控制电动机的起动速度，达到软起动的目的；另一种是不直接起动负载，而是先使电动机在空载状态下起动，达到额定转速后，再慢慢接人负载，使系统无冲击地缓慢转人正常运行。CST属于后一种软起动方式，它具有起动电流小、起动速度平稳、对电网冲击小等优点。
2 、CST可控起动传输装置
2.1 CST驱动方式
电动机-CST可控起动传输装置一驱动链轮。电动机与CST的输入轴联接，链轮与CST的输出轴联接。电动机空载起动，链轮不转，当达到额定转速后，再接入负载，链轮逐渐转动起来，刮板输送机也就起动了。
2.2 CST系统组成
CST可控起动传输装置是一个带有电液反馈控制的多级齿轮减速器．且在其输出端装有线性湿式离合器的机电液一体化高技术传动系统。它是专门为平稳起动与运送大惯量负载而设计的．多用于煤矿和矿山中大功率输送机的驱动部。CST系统包括：减速齿轮箱、液压系统和专门为煤矿刮板输送机设计的可编程控制器(PMC)。
减速齿轮箱是CST的机械驱动部件，以刮板输送机垂直驱动部CST为例．其减速齿轮箱含有两级行星齿轮减速装置，且内装有摩擦片6、油缸3，这是CST装置的核心部分（见图2）。
液压系统通常由离合器控制回路和冷却回路两部分组成。离合器控制回路为高压回路，压力油从高压泵输出，经伺服阀调节后，推动离合器控制活塞．实现对离合器操作。冷却回路为低压回路，电动机驱动冷却泵将油液从CST油箱抽出．然后分为2个支路，一路经过离合器摩擦片上的凹槽直接回到油箱，其作用有2个：(l)带走由于动摩擦片和静摩擦片相对运动产生的热量以及因摩擦片磨损产生的磨屑；(2)在摩擦片之间形成圆盘状的传动油膜；另一路经过滤器、冷却器和节流阀后返回油箱，其作用是过滤油箱中的杂质，并降低油液的温度。
可编程控制器(PMC)包括PMC-D控制器和PMC-V控制器2部分。PMC-D控制器包括一个完整的驱动系统，能够可靠运行所必须的全部硬件设备，并与CST减速器上安装的传感器和伺服阀相连接．能够实现刮板输送机的软起动和过载�；さ裙δ堋MC-V控制器包括一个24键键盘和一个4英寸显示器，它可以通过多种语言显示各种数据曲线。报警信息和错误信息。PMC-V可以清楚显示减速器上的所有传感器信息、单机和多机的CST运行状态，全局和本地参数等，还可以通过24个数字键方便地修改参数。重要的系统参数还可以设置密码�；�，防止其他工作人员随意修改。
2.3 CST工作原理
CST软起动工作原理见图5。当刮板输送机的电动机起动时，控制器首先接收电动机的起动信号，并允许电动机在空载的情况下起动。当电动机达到额定转速时．其力矩在特性曲线上已爬过高坡进入稳定运行区域，此时可以稳定地带动负载。具体情况是：电动机转矩通过输入轴传递给太阳轮，太阳轮与3个行星齿轮啮合旋转，经过两级行星齿轮减速装置后。带动线性湿式离合器的动摩擦片旋转，静摩擦片、行星齿轮的托架和减速器的输出轴为一体，此时应不旋转。当电动机达到额定转速时，控制器开始对环形油缸增加液压压力，使线性湿式离合器的动、静摩擦片逐渐接近，并相互作用，带动减速器的输出轴旋转。线性湿式离合器是CST减速器中的关键部件，它的工作原理(见图6):动摩擦片通过键槽固定在内齿圈上．并随同内齿圈一起旋转：静摩擦片通过键槽固定在输出轴上；动摩擦片与静摩擦片交叉排列。相互隔离。当离合器油缸无压力时，与动摩擦片连接的内齿圈自由旋转，行星架与输出轴由于负载力矩作用而处于静止状态：当离合器环形油缸油压逐渐增大时．动摩擦片与静摩擦片之间的油膜产生剪切作用力．使内齿圈转速逐渐降低，根据作用与反作用原理，与输出轴固定的静摩擦片将受到反作用力，输出轴转速逐渐增大，最后达到额定转速，这样刮板输送机就起动了。由此可知．通过控制离合器油缸的压力及压力作用时间，可以精确控制输送机的起动速度，实现刮板输送机软起动。
2.4CST液压系统
根据前文所述可知．CST可控起动传输装置的液压系统分为离合器控制回路和冷却回路。冷却回路工作原理比较简单。下面重点分析离合器控制回路的工作原理：
CST离合器控制回路的作用是根据刮板输送机的实际运行情况，供给环形油缸不同的工作油压．调节离合器中动、静摩擦片的间隙大小，从而控制CST的输出扭矩。
CST离合器控制回路主要由油箱、柱塞泵、溢流阀、过滤器、压差开关、伺服阀、手动阀等组成(见图3)。液压油箱安装在变速箱的底部，因此低于变速箱的油位。该油箱顶部开有补油孔，以确保向变速箱注油的同时，液压油也被注入控制油箱，同时也能保证在控制回路发生轻微泄漏时，控制油箱仍保持充满状态。
柱塞泵排出的液压油经过一个装备有压差开关的10um过滤器后进入伺服阀，以防止伺服阀遭受污染；如果过滤器进出口之间的压差超过0.69 MPa,压差开关便断开�？刂破鱌MC-V会显示这些情况．同时也提醒操作人员在短时间内必须更换过滤器滤芯。
伺服阀是一个精密的三位四通电磁阀．通过外加直流控制信号，使阀芯发生位移，改变阀芯导通量，控制输出流量大小，从而改变离合器压力。在正常运转期间，液压阀板上的手动阀必须完全转至右侧停止位置，这样才能在伺服阀和离合器之间建立联系。利用伺服阀对压力进行控制．如果伺服阀由正向电流驱动，控制油将从阀的压力孔口P流向阀的控制孔口B，CST控制油缸中的压力将会升高：如果伺服阀由反向电流驱动，控制油将从阀的控制孔口B返回油箱，CST控制油缸中的压力下降。伺服阀所需控制电流是在对实际压力值与额定压力值进行比较的基础上，由控制器PMC-D计算确定的，压力的真实值由液压阀板上的压力传感器PDS100予以检测。如此计算出伺服阀下一步阀芯动作的增加值，从而实现刮板输送机软启动的全闭环自动控制。
3、CST可控起动传输装置的优缺点
(1)优点：①可实现电动机空载起动，当电动机达到额定转速之后，逐渐增加离合器液压压力，从而实现刮板输送机软起动：②起动时无瞬间大电流冲击，因而对供电系统要求很低，可有效保证供电设备及其他用电设备安全运行；③离合器安装在输出轴上，动态响应快，可对负载进行精确控制；④负载加速度可控，可将刮板链的瞬态峰值张力减小至最低程度，防止或减少传动系统中的载荷冲击．避免发生断链事故；⑤过载�；�，在突然卡链时．CST装置的电液控制器能很快发出指令，减小离合器的液压压力，限制最大传递力矩，避免刮板输送机承受过大驱动力矩；⑥可实现多电动机驱动之间高精度功率平衡，充分利用安装功率；⑦输送机短时间�；�，电动机可继续运转，减少起动次数．从而延长电动机的工作寿命；⑧电动机与其他元部件可按正常工作载荷选择，而不是起动条件．CST配套电动机功率可以降到最小，从而降低设备成本；⑨PMC-D和PMC-V控制器具有控制与监测功能。
(2)缺点：①在起动和调速过程中，发热量大，传动效率低；②液压控制系统复杂，对油液的清洁度要求很高，控制阀容易因油液污染而发生故障：③油液泄漏会对环境造成污染；④CST装置价格昂贵，且维护成本高。
4、使用效果
现代综采工作面大功率刮板输送机需要承受很大的运输量，而且需要承受负载的巨大变化。CST可控起动传输装置的使用，可以使电动机空载起动，降低对电网的冲击；优化功率分配，使机头和机尾的电动机驱动同步，避免不必要的负载变化：当突然发生卡链时，可实现过载保护；优化驱动输出，可实现最大的运输能力；合理利用电动机最大力矩，消除压溜现象的发生。
