摘要：现阶段，中国的煤炭企业发展是比较快速，电气化的生产基本是实现了。在这种背景下，笔者先对国内外软启动技术的现状进行了分析，然后进一步阐述煤矿机械设备软启动技术，最后对软启动传动技术的新发展进行了探讨。
关键词：煤炭机械设备；软启动技术；分析
我国经济快速发展，要使煤炭的需求量不断增加。在我国，大部分煤炭企业都实现了机械化生产，随着机械化程度不断提高，社会越来越重视煤矿机械设备软启动技术，其广泛运用到了煤炭企业中。
1 国内外软启动技术的现状
除了我国，国外也很重视煤炭机械设备软起动技术，目前已经普遍运用煤炭机械设备软起动技术。按照煤炭机械设备软起动技术的工作原理，其种类包括下面几种：
（1）主要利用机械自身的工作原理来实现的的软起动技术就是机械类软启动；（2）改变相应的电机或者是电源的特性，从而达到软起动的目的就是电机电子类软启动；（3）机械软起动结合电机软起动，从而能够实现软起动就是机电相结合的软启动。当前软起动技术获得了充分的发展，具体包括以下几种比较常见的类型。
1.1 采用液力耦合器的软启动技术
液力耦合器，这种软启动技术的输入与输出转速之间的比值达不到相应的比值，所以液力耦合器不能同步运行。这样就会导致功率有较大的损失出现，造成发热量上升，长期运行会造成巨大的浪费。如果软起动装置使用调速型液力耦合器的时候，往往导致电机起动电流能够超过额定电流的 5 倍到 8 倍，因此要严格的控制电机的起动次数。因为自身结构的限制导致其只能够在较小的范围之内进行调速，所以可控性要低于其它的调速方式。再加上比较复杂的系统自身结构，因此体积较大，特别是存在直径较大的转动部分，在转动的过程当中需要很大的占地面积，因此在一些空间比较小的位置，往往不能够很好的使用[1]。
虽然液力耦合器存在一定的不足和缺点，但是由于使用时间比较长，因此具有比较完善和成熟的技术，能够很好的满足煤炭生产井下防爆的要求，因此在煤炭生产机械设备当中使用比较广泛。
1.2 采用液体黏性制动器(离合器)的软启动
上个世纪的七十年代，诞生了液体黏性传动作为一种新兴的传动技术，传动是通过主动摩擦片和从动摩擦片之间的相互剪切作用产生的力来进行的，从而使主动轴和从动轴之间能够有效的实现同步，有效的对传动系统进行保护，防止发生过载。和上面提到的调速型液力耦合器相比，该装置具有体积小、效率高等一些优势，但是也应该看到液体黏性制动器也存在自身的一些缺点，主要表现在以下几个方面：
第一，液体黏性软启动装置在设计过程当中为了能够有效的控制其自身的体积，所以往往严格的限制两个摩擦片之间的距离，从而导致有黏性转矩的起动次数也是有限的。除此之外，在传动系统在起动的过程当中将会受到来自电动机动力的冲击。第二，液体黏性软启动装置在启动过程中，两个摩擦片之间依靠摩擦力传动，从而导致传动效率不高，发热量大。在工作的过程当中为了能够减少摩擦片之间的滑动，因此需要保证始终向摩擦片供应能量，从而保证两个摩擦片之间的相对摩擦力。这样会造成额外的能源消耗，增加企业的生产成本。第三，很多煤矿设备需要同时采用多点驱动，需要保证各个电动机输出功率的平衡。因此往往将一些摩擦片进行半制动，从而导致摩擦片之间不能够形成油膜，因此无法产生足够的摩擦力，最终有可能导致摩擦片发生磨损[2]。
除了上面这些问题之外，液体黏性软启动传动装置结构很复杂，维护不便，所以在煤矿十分复杂工作环境没有得到普遍的推广和使用。
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1.3 大功率变频调速软启动
科学技术的不断发展，也推动了国内外的变频器获得了极大的发展，功能也在不断完善，性能也越来越好，占地空间也不断减少，在煤所以矿生产环境当中的应用也越来越普遍。随着数字化以及信息技术的兴起和不断走向成熟，大功率变频调速器也逐渐的朝着智能化和数字化的方向发展。
2 软启动传动技术的新发展
最近一个时期，在研究大功率软启动技术上，有一种新型的机电一体化传动装置出现了,这种装置在技术上与国内外现有的软启动传动装置有明显的区别。这种暂时可称为“双电机差速器软启动传动系统”的装置,现有软启动技术中的种种问题它能解决,能够实现大功率机械的软启动、软停车、大范围无级调速、过载自动保护以及多驱动功率平衡等多种功能。特别值得指出的是,采用这种软启动传动装置后,大功率电动机的启动电流在理论上为零,是一种真正意义上的空载启动,不仅能够有效地节约电能,延长电动机和周边电器设备的使用寿命,也大大降低了对变压器和空气开关等设备的选型要求,可为用户节省大量的初期投资[3]。
这种软启动传动系统主要由大功率主电机、小功率辅助电动机、差动的行星传动机构、辅助传动系统和控制系统组成。在结构上,主电动机的输出轴与减速器的输入轴通过联轴器相连;输入轴的另一端连有行星机构的太阳轮,太阳轮经行星轮和内齿圈驱动行星架,通过输出轴将动力输出。
在差动的内齿圈上还固连有蜗轮这是这种软启动装置的特点。辅助电动机通过机械传动方式与蜗杆连接。当该软启动传动装置开始工作时,通过小型变频器或小型数字电机控制器等无级调速控制器启动辅助电动机,使得辅助电动机经过传动机构驱动主电动机转子,并使其达到空载转速,然后接通主电动机电源。由于此时的电动机转子转速已经达到其预期值,故接通电源后,电动机的启动电流非常小(理论值为零)。主电动机是在真正的空载工况下启动。此时,差动的行星机构已变为一个行星架固定的定轴轮系,输出轴处于静止状态。
根据预先确定的输出轴的启动加速度,逐步降低辅助电动机的转速,来逐步降低内齿圈的转速,将来自主电动机的动力逐渐施加到与输出轴相连的机械负载上,从而实现机械设备的软启动[4]。
同理，通过主电动机和辅助电动机的速度合成,可以实现机械设备的软停车。当采用多点驱动时,通过比较各主电动机输出功率的大小,并控制相应的辅助电动机的转速,可方便和可靠地使多台电动机的输出功率达到平衡,从而解决因电动机特性不匹配所带来的一系列传动问题。
通过主电动机和辅助电动机的速度合成,该软启动传动装置能够在相当大的范围内(0～额定转速) 实现无级调速,并且能够可靠和稳定地长期工作在低速状态下,这些特点在工业应用中十分有用,也是其他软启动传动装置所难以实现的。
与国内外常用的软启动传动装置相比,这种软启动装置还有以下特点：传动效率高,发热量小；工作可靠,使用寿命长，机械和控制系统简单,维护成本低等。然而这种技术还没有应用到煤矿机械设备的传动系统中[5]。
结语
现阶段，应用到煤矿生产的机械类和电子电机类的软启动技术有各种各样的弊端。相比较于机械类和电子电机类的软启动技术，机械相结合电子电机的机电类软启动技术存在不少优点，随着这种技术的不断发展，将会成为煤矿机械设备软启动技术的未来发展方向。
参考文献
[1]郭震.故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用[J]. 能源与节能. 2017(12).
[2]蒋志国.故障诊断技术在煤矿机械设备中的应用[J]. 山东工业技术. 2018(09).
[3]陈曦阳.煤矿机械设备安装工艺分析与故障问题研究[J]. 工程技术研究. 2016(06).
[4]刘志伟.煤矿机械设备的故障维修及预防措施[J]. 机械管理开发. 2017(02).
[5]解宗雨.浅谈煤矿机械设备的故障及维修与养护[J]. 黑龙江科技信息. 2017(12).
论文作者:罗佳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/20
标签：软启动论文; 电动机论文; 技术论文; 机械设备论文; 装置论文; 煤矿论文; 黏性论文; 《电力设备》2018年第15期论文;