浅析CST在带式输送机上控制原理及其作用

浅析CST在带式输送机上控制原理及其作用摘要:浅析CST结构、工作原理、控制方法和选型计算。

关键词:胶带输送机；CST；结构与原理；控制
Abstract: according to the CST structure, working principle and control method and selection calculation.
Keywords: belt; CST; Structure and principle; control
近年来，随着煤矿开采技术的不断发展，其运输装备也得到了逐步的更新，一些新的控制技术随之被应用，其中可控起动装置(简称CST)就在带式输送机上得到了较为广泛地应用，它已成为了带式输送机的驱动核心部分。

一、CST结构与工作原理
1）CST结构。

CST系统主要是由开关柜、操作台、电控箱、可控驱动装置和皮带保护装置等所组成的。

当机头在地面时,操作台和电控箱就可以合二为一,也就是把电控箱中的元器件安装在操作台中。

CST典型的可控驱动装置，见如图1所示。

2）CST工作原理。

对于CST的机械传动系统来说，它主要由行星齿轮与可控液粘离合减速器所组成。

只要通过调节离合器中的油压，并利用摩擦片间所形成的油膜的动力粘性，就可传递动力,并控制减速器输出轴的转速,从而实现带式输送机的软起动。

该控制系统，电动机转矩通过行星减速器的输入轴、中间齿轮,传递给太阳轮。

太阳轮使三个行星齿轮旋转,与离合器中的动摩擦片相连接的内齿圈是浮动的,可作自由转动。

当离合器中无油压时,行星轮使自由浮动的内齿圈转动,从而使行星架不转动,减速器输出轴也就静止不转；对离合器逐渐施加油压时,两摩擦片间油膜所产生的粘性剪切力矩,使内齿圈转速逐渐下降,直至停止转动。

这时行星轮托架就逐渐加大转速,直至达到额定转速。

通过控制离合器中的油压力与油压施加时间,就可使输送机按照设定的速度曲线平稳起动。

3）CST的特点。

CST的主要特点是起动时调速精度高,可以变速运行,其可控起动性能也好,并具有反馈系统。

它可实时控制起动加速度,并可实现可控制动,使输送机按照预定的减速度在规定时间内停车,其稳定性好,可靠性也高。

选用
CST时，也可降低基本胶带张力,并提高传动效率。

在选用较小的安全系数时，能获得较高的安全度。

CST与变频调速装置相比, 它较好地解决了井下使用时的散热问题。

系统在起动的过程中,离合器滑差所产生的热量由流经反应盘的冷却液带走，并经热交换系统散热。

它与液力调速装置相比,它能提供可控的起、停车曲线,其调速范围大,效率高。

再者,其独特的力矩控制器是装在低速轴处，而不是高速轴处。

在CST 的离合片之间流动的是层流，而不是紊流（紊流则会带来不稳定和非线性）。

二、CST的选型应用
1)选型计算
在已知传动滚筒的功率Pa时,则可根据如下公式选定CST的规格：Pn≥Sf•Pa
式中:Pn—CST的计算功率,kW；Sf—服务系数, SF = 1.25-1.4；Pa—传动滚筒轴功率,kW。

比如传动滚筒的轴功率为Pa= 230kW,传动滚筒轴直径为D = 1000 mm,带速为V= 2.5 m/s。

现选型计算如下：
①计算速比。

传动滚筒轴转速:n2 = 60V/πd=60×2.5/3.14×1=47.8 (r/min)，电机转速:n1 = 1480 r/min，其速比为:n = n1/n2 = 1480/47.8 = 30.96
②计算功率。

Pn≥Sf•Pa = 1.4×230=322 （KW）
③确定CST的规格。

当传速比为i = 31.63时,通过查表可知CST420的许用功率为339kW,能够满足其要求。

为此，确定CST的规格为CST420K-31.63。

2)CST电气接口提供的信号
①CST控制箱可提供给用户如下信号：a.冷却泵开停(开关量无源接点)；b.风扇开停(开关量无源接点)；c.加热器开停(开关量无源接点)；d.CST故障(开关量无源接点)；e.CST报警(开关量无源接点)；f.CST达到满速(开关量无源接点)。

②用户可提供给CST控制箱的信号：a.交流220V±5%或220V±5%电源；b.冷却泵运行返回信号(开关量无源接点)；c.风扇运行返回信号(开关量无源接点)；
d.加热器运行返回信号(开关量无源接点)；
e.主电机运行返回信号(开关量无源接点)；
f.慢动选择信号(开关量无源接点)；
g.制动闸返回信号(开关量无源接点)；
h.主电机功率信号(模拟量4～20mA)；
i.皮带机速度信号(模拟量4-20mA)。

三、运行控制
1）软件控制功能。

在CST控制箱中，装有触摸屏,以给操作员提供操作监测界面。

在触摸屏上，显示了CST系统中所有设备的工况、所有传感器的信号及详细的故障内容。

同时，它还可以设定可变参数、操作密码等。

该软件主要包括以下几个画面：比如总画面、带式输送机设置、CST设置、CST状态、带式输送机打滑、主/从选择画面及带式输送机故障等。

井下使用的防爆CST系统，因无法直接使用触摸屏,可以通过一个按钮控制盒操纵屏幕对输送机进行监控。

按钮信号通过电缆输入给电控箱中的PLC。

控制盒上的按钮分别是：急停、复位、上翻、下翻、选择和目标等功能键。

具体为：
①选择按钮。

选定某个目标时,就可通过选择按钮进行操作。

比如选定的目标是“增加起动时间”时,每按动一次选择按钮,起动时间就会按照预置的步长增加一次,数字变化的幅度由PLC程序控制。

②上翻按钮。

按该按钮可以选择上一个显示画面。

在PLC程序中,每按一次上翻按钮,画面号计数器将减少一次计数直到1。

若继续按此按钮,则画面号计数器的值为最大屏幕数。

③下翻按钮。

按该按钮可以选择下一个显示画面。

在PLC程序中,每按一次下翻按钮,画面号计数器将增加一次计数直到最大画面数。

再继续按此按钮,则画面号计数器的值回到1。

④目标按钮。

其功能类似目标选择器,按动此按钮目标计数器即开始从1～S 循环计数。

目标计数器与屏幕号计数器一起给画面上的每个目标一个唯一的编码。

当选定一个画面时,此画面上的目标可由目标按钮选定,按动此按钮使光标移至下一个目标。

2）起、停车控制流程。

用户操作台的面板被分为显示面板和操作面板。

显示面板上显示各个设备的运行返回信号与皮带基本保护的故障信号；操作面板上有起动、停止、急停、慢动、信号等按钮以及工作方式转换开关。

工作方式分为集控、就地、闭锁、检修与手动。

具体如下：
①就地控制。

由本机操作人员控制皮带机的起停,并具有前后级闭锁功能,所有保护均投入。

②集中控制。

当组成生产流水线时,本机按前后机的流程要求自动起停,同时监测各设备以及保护传感器的工况,并将其传送给CST控制箱。

③手动控制。

它主要用于设备的调试阶段。

当控制核心发生故障时,也可作为临时生产的应急措施。

这时,可由本机操作人员操作相应主电机的起停按钮来控制输送机。

④检修控制。

当设备发生非主要故障时,可将保护旁路,继续开车。

此时可以边检修、边运行,最大限度满足生产要求。

CST慢动仅在此方式下进行。

⑤闭锁控制。

本机处于非工作状态,不能起停车。

当各设备与保护传感器均无故障时,合上开关柜、控制箱的电源,选择工作方式,先按下信号按钮,进行起车前预警。

确认可以开车,再按下起动按钮（启停流图省略）。

四、结语
CST在带式输送机电控系统中已被多次应用,效果明显,主要表现在可靠性高、稳定性较好,测量精度高,易于维护。

可以预见,该系统在煤矿井下具有良好的推广应用价值。

参考文献：
[1]机械工业部北京起重运输机械研究所.DTII固定式带式输送机设计选型手册
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。