（浙江双箭橡胶股份有限公司，浙江 嘉兴 314513）

引言

近些年来随着人们对能源需求的不断提高，电力电子技术的不断发展，人类科学技术观念的不断转变，对输送系统运量要求也越来越大，输送距离也越来越远，因此对大型带式输送机系统的控制性能也提出了更高的要求。目前在带式输送机的传输速度上，国内和国际水平还相差甚远，为了增加带式输送机的传输能力，提高其动力，本文主要将多电机驱动作为主要分析对象，确保在科学合理性、安全性、实用性的基础上来进一步构建和优化方案。

一、带式输送机驱动方式现状

目前在带式输送机上广泛使用的驱动方式总结有9 种，分别为：电动滚筒、Y 型电动机+联轴器+减速器、Y 型电动机+限矩型液力耦合器+减速器、Y 型电动机+调速型液力耦合器+减速器、Y 型电动机+CST 驱动装置、绕线电动机+减速器、高速直流电动机+减速器、低速直流电动机直接驱动带式输送机上的驱动滚筒、变频调速电动机+减速器。

根据这9 种驱动方式的性能及应用场合，我们一般按照带式输送机机长小于1500m，且不需要调速时，首选Y 型电机+限矩型液力耦合器+减速器，其次为绕线式电动机+减速器（控制为绕线式串金属电阻）；带式输送机机长大于1500m，首选Y 型电机+CST 驱动装置，其次为Y 型电机+调速型液力耦合器+减速器；在输送机运量变化大，并且需要调速时，首选变频调速电动机+减速器，其次为绕线电机串级调速+减速器。

由于电动滚筒和Y 型电动机+联轴器+减速器、Y 型电动机+限矩型液力耦合器+减速器软启动性能差，对电网的冲击大，对输送带的冲击也较大，很难将输送带做的更长，运量更大。Y 型电动机+调速型液力耦合器+减速器速度变化的曲线为非线性关系，做闭环的难度较大，控制精度不高。绕线电动机+减速器存在启动和停车的能耗大，控制方式比较复杂。高速直流电动机+减速器、低速直流电动机直接驱动带式输送机上的驱动滚筒功率因数低，直流电机的维护工作量大。所以目前在大型带式输送机上Y 型电机+CST 驱动装置、变频调速电动机+减速器使用最为广泛，但是Y 型电机+CST 驱动装置不宜用于要有调速功能的场合。

二、多电机驱动的带式输送机的特性

多电机驱动带式输送机不单单要考虑单电机驱动带式输送机时的情况，还要考虑多电机启动的同步及功率的分配平衡。大致可以将多电机驱动带式输送机的要求归纳为以下几点：

（一）启动时能够有理想的速度曲线，并且可控。启动时间在一定范围内可调，可以满负荷启动。

（二）加速曲线在一定范围内可调，按照预定的轨迹加速，避免损坏输送带。

（三）启动过程平稳，减小对输送带及各个部件的冲击；减小对电网的冲击。

（四）驱动装置要带有过载保护功能。

（五）多机启动时，可以平衡分配电机之间的功率，启动时可以调节电机的同步性。

（六）带式输送机可以在慢速下长期运行。

（七）控制器可以集成在系统中，减少控制设备的占地面积。

在输送带运行过程中为避免输送带及其配件设备的损伤，需要在控制系统中增加保护装置，一般的带式输送机需要有跑偏、打滑、物料位置、断带、温度、烟雾及纵向撕裂等保护，这些保护传感器全部接入至可编程控制器（PLC）中，集成控制。

综上述多电机驱动的要求及集成控制的方式，PLC+变频器或固态软启动器控制可以满足上述要求，下面主要针对这两种驱动方式进行进一步的分析。

三、多电机驱动的带式输送机的传动控制方法

近几年来，变频器和固态软启动器作为带式输送机的驱动器，以其性能的优越性，被逐渐应用到矿井的输送系统中。变频器和固态软启动器的启动优越性和维护的方便性已经被越来越多的人认可。

（一）PLC 及变频控制方式的驱动

在一个大型的带式输送机系统中，需要用到大量的开关量、模拟量、算术运算、记忆控制、逻辑计算、定时控制、各类电气保护等功能。PLC 作为控制系统的集成模块，可以对这些功能进行集成、可靠的控制。不仅可以减少外部的接线，还可以将控制程序与数据存储在存储器中，可以进行数据记录跟踪。所以PLC 在各大企业中得到了广泛的应用和推广。

PLC 配合变频器的使用可以方便地实现对带式输送机的有效控制，将PLC作为主控制系统，通过与变频器的通讯，对各个变频器进行监控和控制来解决电动机启动同步和负载平衡的问题。如图一分析2 台电动机都采用矢量型变频器来控制。

图一中的2 台电动机为了使其速度相同，避免由于速度差异造成打滑，将2 台电动机由同一条皮带连接在一起。该系统中用电动机M1 的速度作为反馈值，反馈给系统的速度调节器，构成一个有速度反馈的闭环系统。经过速度调节器给到两个变频器的电流调节器，使得两台变频器的电流输出值相同，保证两台电机的负载平衡。如果我们采用多台电动机控制，也可以采用此方法来平均分配电动机的负载平衡。

如果说我们将该系统中的变频器更改为四象限的变频器，该系统还可以应用到倾斜的输送系统中。由于输送带的倾斜，在停车时由于其重力作用会有部分能量回馈到变频器，四象限的变频器可以将这部分的能量回馈给电网，同时给还起到制动的作用。

（二）PLC 及固态软启动器控制方式的驱动

PLC+变频调速系统虽然控制性能优良，可靠性高，但是价格十分昂贵，但是目前没有6KV 等级及以上的防爆型变频器，在大型煤矿下无法使用。考虑到这几点，我们介绍一种带速度反馈的固态软启动器，价格约为变频器的40%左右，而且国内已经有6KV 等级的防爆软启动器。它同样具有和变频器一样良好的启动性能。

下图是一个2 台中压电动机驱动的带式输送机采用固态软启动器的控制方案。

该系统中的电机采用相同的型号，以保证电机的电气和机械性能相同。系统安装测速传感器经变送器转换成标准信号0—5V 或0—20mA 的信号反馈给固态软启动器，形成闭环系统，保证两台电动机的运行速度跟随给定速度，提升控制的精度。

启动器的控制方案

在该系统中的两台固态软启动器的参数设置是完全相同的，设置的速度斜坡工作模式，最大和最小的电流值必须相同。这样在电动起启动时如果其中一台承受了较大的负载，这台电机的电流值会一直增加直到设定的最大电流后，由于无法再增加转矩，其他一台电动机的电流会逐步增加，增大转矩，保持速度在设定值运行。这样子的系统可在速度被控制的同时，各电动机在允许的承受范围内运行，负载也被合理的分配。

但该系统存在一个弊端，需要注意：固态软启动器在达到全速运行以后负载一定要分配平衡，因为在软启动器全速后将进入旁路状态，它不能再调节负载的分配。

四、结束语

经过上述分析，目前存在的控制方式有10 种，在大型的带式输送机上目

变频器控制和固态软启动器控制的应用比较广泛。两种控制方式各有优势及弊端，但是考虑到煤矿井下和经济实用来说，固态软启动器控制的使用更为优越。