浅谈CST和变频调速在大型胶带运输机上的应用

浅谈CST和变频调速在大型胶带运输机上的应用
摘要：随着科学技术的不断发展，大型胶带运输机也在不断的进行改善，带式
运输机无论是从运输长度、运输货物的重量还是采掘生产力、输送机的性能而言，都有了很大程度的提高，同时工作人员可以根据实际情况和要求，从而选择不同
的控制传动系统，最终取得理想的经济效益。

关键词：CST；变频调速；大型胶带运输机
前言：为了实现胶带运输机的经济效益，保证运输机的高效运行，企业将
CST与变频调速技术应用到了胶带运输机中，既减轻了对机械、电网的冲击，又
降低了运输负担，保证运输机的高效性，提高了经济效益和社会效益。

本文将对
大型胶带运输机进行简单介绍，并对CST和变频调速在大型胶带运输机中的应用、工作原理及其结构等进行阐述。

一、胶带运输机
1、胶带运输机运行现状
目前一些企业采用的软启动装置大部分都为CST和变频调速，CST技术只在
工频状态下运行，并且电机的启动采用软起软停，防止在启动时产生太大的电流
而损坏设备。

这种启动方式产生的电流为额定电流的4-7倍，在启动的瞬间内部
会产生强烈的冲击对机械造成严重的损坏，同时在启动的瞬间也会引起电压下降，也会影响对其他的设备运行。

胶带属于弹性体，在带式运输机中会贮藏很大的能量，如果不加软启动装置而启动了胶带运输机，胶带内贮藏的能量就会释放出去，这就会产生巨大的张力，同时还会产生胶带磨损，会造成材料的浪费，也会浪费
人力物力，难以维护。

2、胶带运输机的结构特点
带式运输机驱动装置主要是由以下几个部分组成，分别为电机、联轴器、制
动器、耦合器、减速机和滚筒，运输机的结构比较复杂，并且宽度尺寸大，而将
变频技术应用到带式运输机中有很大的优势，一方面实现了设备的软启动，另外
缩小了驱动装置占用的空间，同时也提高了运输机的运输速率，另一方面将变频
调速技术应用到带式运输机又方便了维修，减少了能源的消耗。

3、现代化带式输送机的应用要求
带式运输机在启动的时候因为负载转矩很大，所以需要双滚筒要有足够大转矩。

双滚筒需要两台输出功率相同的电机分别驱动运输机，同时如果输送机用于
向下运输物质时，要考虑制动的问题。

其中双滚筒两台电机的输出功率一旦出现
偏差，之中的一个电机就会出现过流或者过载的问题。

二、CST简单介绍
、CST的主要结构
CST主要由液压控制系统、冷却系统、湿式离合器、多级齿轮减速器以及专
用电控装置构成，其中专用电控装置是基于可编程控制器PCL上。

CST是一个比
较稳定的装置，其驱动装置整合了调速系统、减速系统和离合系统，并且其控制
系统是经过油膜剪切刀，采用PID闭环回路程序控制系统，分别调控输出轴转动
速度和输送带运输速度，最终使得胶带运输机按照设定的速度曲线运输。

这样就
使得大型胶带运输机一旦出现故障，在维修的过程中就会有很多的优势，操作方
便了许多。

2、CST技术的工作原理
电动机运行的整个过程是在空载情况下启动，当启动胶带运输机时，接收器
就会收到来自主控系统的启动信号，接收到信号后就开始加压，达到预期压力值
后主驱动继续加压，随后从驱跟随加压达到齿合状态，然后皮带开始按照设定的
曲线速度加速，直到到达满速即电动机也达到额定转速，这时候力矩在特性曲线
上也达到较高值，于是胶带运输机就开始稳定运行，随后摩擦片开始驱动装置负
载设备。

整个驱动过程依次为CST装置的太阳轮首先接收由电机输入轴传递的转矩，由于CST装置中太阳轮与行星轮的运行是完全啮合的，因此两者一起旋转运行，随后两级行星齿轮的作用使得速度变小同时带动摩擦片旋转起来。

CST设备
最大的一个好处就是将静摩擦片、行星齿轮的托架和减速器的输出轴融为了一体，从而使得运输机结构简单，也方便了以后机器的维修。

3、CST技术特点
（1）在启动与停车时有较大的滑差，这时候加速度可以在比较大的范围内被控制并且调节，使得启动与停车时能够平稳运行，减少了设备的损耗，提高了设
备的使用寿命。

（2）在启动与停车时加速度调整，调速的范围较广泛，可以根据实际情况进行调速，能够满足不同的情况及单位企业生产的实际需求。

（3）可以实现对设备的保护，包括对减速器、负载等，并且在多电机系统中对电网的冲击小，可以实现顺序启动，冷却系统的体积庞大，油温容易高。

三、变频调速技术简介
变频调速为目前电机调速中使用比较广泛、比较普及的一种，变频驱动是经
过对电动机电源频率的改变而实现对控制电机的转速控制调整，能够满足用户
0~50赫兹不同频率下电机转速的要求，电动机的转速主要由电源频率f、转差率
s和电机的极对数p共同决定，通过共同的作用实现可控调速功能。

当前设备等
各个控制技术、材料技术以及技术人才都有了很大的进步，变频调速技术得到了
广泛的应用。

1、变频调速的主要结构
变频调速系统是由主电路和控制回路两部分组成，其中主电路又由供电系统、整流单元以及逆变单元组成，CPU作为控制回路的大脑，起主要作用。

在胶带运
输机运输和控制过程中，变频调速技术能够按照实际需求设定启动加速时间和停
止运作时减速的时间，以实现低速验带功能和“S”速度曲线运行。

变频调速一般采
用矢量控制技术，这种控制在电动机的调速特性和负载能力两方面有着突出的优点，能够实现对频繁重载启动操作的胶带运输机使用寿命的增加，在启动时加速
时间和停止时减速时间设定的范围较广，同时减少对电网的冲击，对胶带运输机
负载软启动、软停车能够实现很好的有效的控制，最终使得各驱动装置功率达到
统一匹配。

2、变频调速的工作原理
三相交流异步电动机转速公式为：n=60f（1-s）p，其中n代表电机转速，
（单位为r/min）；f代表电机电源频率，（单位为Hz）；p代表电机极对数；s
代表转差率。

其首先是整流单元将工频交流电变换成直流电，随后永动的直流电压经过平
滑滤波，然后用逆变器在微处理器调控作用下，将直流电再次逆变为三相交流电源，其三相交流电源的电压和频率均可调节，最后输出到所需要调速的电动机上。

3、变频调速的特点
（1）节约能源，效果明显：变频器可实现智能化的运行，可以通过降低输入
功率最终实现节约能耗，降低能耗的目的。

（2）跟其他的方式相比，不存在漏油问题，工作时对设备的机械耗损小，传动效率较高，并且对环境的危害小。

（3）技术先进，装置所占体积小，系统配置简单，备用设备容易找到替换品，重量轻，安装维护比较方便且费用较低，标准化程度高。

（4）多驱动容易实现，并且多驱动功率平衡好，低速运行稳定，速度同步好、精度高，启动电流小，功率因数高，线性度好，驱动过程优化。

（5）可靠性高，在非正常运行的情况下，可以实现工频旁路运行，若采用制
动单元和制动电阻，对于可能出现的过压、欠压、过流、过载和负力矩等实施可
靠的安全制动，有保护功能。

（6）变频调速属于无级调速，调速运行稳定且范围广，能够有效的避免机械
共振问题，在最大限度上减小对于各个承载部件的动载荷，安全率高，能够实现
可控智能运行，根据运量调带速对于启动和停车速度实行可控。

4、变频调速在胶带输送机中的应用优势
（1）可逆运行非常简单、制动可靠：要实现变频调速控制中的带式输送机的
可逆运行控制，变频调速克服了以往复杂的操作方式，并且目前的变频调速技术
已经非常成熟，只需要通过改变变频器的输出电压的相序就可以实现简单的可逆
运行，并且变频调速在理论上也已经能够较好的满足胶带运输机的特殊运行性能
的要求，同时在负力运行时系统能够自动地进入回馈制动状态，这样便使得带式
输送机的运行更加可靠，易于维护。

（2）可调启动和停止，减少机械冲击保护设备：变频调速能够使得带式运输
机的速度为零时，可以开始迅速启动，按照实际需求对加速度进行随意设定，其
中加速度可以设置成线性加速，也可以提前设置好一定的规律，让运输机能够按
照提前设置好的进行平稳的变加速或者自动加速。

用三相交流电动机进行调速设置，能够实现交流电机在各种负荷情况下平稳的进行启动与停车的作用，可以减
少机械和电气冲击，延长设备的使用年限。

（3）减少事故的发生，保障安全：因为在胶带启动过程中比较容易发生断胶
事故，而胶带的平稳启动减弱了对胶带的瞬间冲击，降低了拐弯时对拐弯设备装
置的冲击，保证了设备的使用寿命，避免了一些事故的发生，并且在回收过程中
通过可调系统，能够保证低速运行，避免安全隐患，保障人员的安全。

（4）调节范围宽，满足多种速度运行要求：电机转速基本公式为n=60f( -S)/P，由此可知，转速n 与频率f 成正比关系，当增大频率时，电动机的转速也会增大，当频率在0～55Hz 之间变化时，我们会发现电动机转速调节范围会明显增大。

正
是由于变频器输出频率范围较大，因此电机转速调节范围就比较宽，也就能够很
好的满足带式输送机运行的多种速度要求。

（5）高精度控制、功率平衡性好：目前一些单位工作环境十分恶劣，要采用
传统的方式来启动一些大功率的电动机就非常困难，同时电和功率的损耗较大，
要保证设备装置的正常运转很不容易。

而该变频调速控制方式无论是对于带式运
输机的静态精度还是动态品质来说，都做到了精准控制，并且分别对转矩电流和
异步电动机的磁通进行精细的检测与精准的控制，能够实现对于电压和频率的自
动改变，使得指令值和检测实际值最终达到一致，功率平衡性都大大的得到了提高。

四、结束语
经过本文对于CST和变频调速在大型胶带运输机上的应用进行简单的分析，
实践也证明，CST技术的变频调速装置应用于胶带运输机中有着显著的经济效益，是当今节能的一种手段，能够有效的改善工资流程和电动机的工况性能，对于提
高产品的质量、推动技术的进步、改善环境都有很大的益处，既能够克服交流电
电动机直接启动的缺点，又能够满足安全生产的需要，提高生产效率，维护设备
安全，而变频调速更是以其优越的广泛调速性能和高功率因素、高效率及广泛的
适用范围等诸多优点成为国内外公认的最有发展前途的调速方式，由此产生的直
接和间接经济效益都有快速地提高。

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