[发明专利]一种刮板机用低速半直驱永磁驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及刮板机，具体是一种刮板机用低速半直驱永磁驱动系统。

背景技术

刮板输送机是综采工作面中工况条件恶劣、负载状况复杂的关键运输设备。由于难启动， 负载变化剧烈，多机驱动中各电机负载分配失衡和负载振荡等问题，造成刮板输送机传动系 统和链条组件中应力过大，受冲击厉害使溜槽磨损严重甚至电机烧毁损坏，直接影响刮板输 送机的可靠性及寿命。

我国自20世纪70年代中期开发出刮板输送机系统，最初的驱动装置为单速异步电机+限力 矩偶合器。使用限矩型液力偶合器，可以使电机平滑加速，从而降低了电网的电压降，使刮 板输送机的启动性能得以改善，多电机驱动时还可以平衡功率。但采用这种驱动方式要求驱 动电机与液力偶合器联合工作的合理匹配，一个重要条件是掌握好充液量。操作者需要具有 熟练地进行充液量调整的技巧，在过载时，传动效率降低，偶合器传动介质温度将持续增高， 很快达到偶合器易熔塞的保护温度，造成偶合器喷液，在刮板输送机运行过程中突然“闷车” 时，偶合器工作介质在几十秒内达到“燃点”，此时喷液，有造成失火的可能，以致带来安全 问题。20世纪80年代初，我国某矿因发生液力偶合器失火事故，造成了重大的人员伤亡。后 改为以难燃液为工作介质，虽然解决了安全问题，但同时也带来了新的问题，乳化液不适宜 高温工作，出现油水分离等情况，采用清水，给轴承润滑又增加了难度，大大降低了偶合器 的使用寿命。

到20世纪80年代后期，我国开始研制双速电机，以其作为刮板输送机的驱动装置。双速 电机是交流异步电机的一种，具有低和高二种速度，是通过改变电机定子绕组的接法来改变 电机的极数，从而得到不同的转速、转矩特征，当低速绕组启动时，其启动力矩可以等于或 高于高速绕组以较大功率启动时的力矩，而启动电流大为减小，降低了启动时电网供给的电 流，使电网电压降显著减小。双速电机驱动装置具有良好的启动性能，有效地解决了满载启 动问题，改善了刮板输送机启动困难和运行中“闷车”、断链等事故。

液力偶合器由于能够保护电机和改善电机的启动性能，因而在我国得到了广泛应用。但 是，随着刮板输送机运输能力的不断提高，功率不断增大，对于大功率电机驱动，液力偶合 器就表现出某些不足之处。由于液力偶合器的输出转矩与叶轮的有效直径成正比，所以与大 功率电机配合作用的限矩型液力偶合器，一方面其直径很大，不适合在工作面使用，另一方 面其散热面积也不够，造成散热不良，温升过高。因此，在功率很大时，液力偶合器已经不 再适用。为解决刮板输送机驱动装置可靠性较低的问题，可使用双速电机。截至21世纪初期， 在大功率刮板输送机上用双速电机直接驱动的方式已经逐渐取代单速电机配限矩型液力偶合 器的驱动方式。

随着我国煤炭工业高速发展，对刮板输送机驱动系统的要求也越来越高，刮板输送机难 启动、负载不均等问题也越发突出，传统驱动方式已不能适应刮板输送机的驱动及运行要求， 存在以下突出问题。

1)难启动。由于刮板输送机停车的随机性和负载的巨大小动性以及生产系统其他设备的 原因，常导致输送机意外停机，经常需要在重载下重启刮板输送机，启动困难的情况经常出 现。

2)强大的机械冲击。一般电机满载启动时间为4-6s，启动加速度可达0.2-0.3m/s²。刮板 输送机的传动系统尽管有一定的预紧力，停机时，传动系统为松驰状态，各个环节都有一定 的间隙，且链条为弹性体。电机启动瞬间，在克服间隙和链条拉伸的过程中，对整个传动系 统造成强大的机械冲击，几乎所有的传动元件在这个过程中都要受到冲击应力。双速电机驱 动时，由低速节换到高速也会产生机械冲击。

3)大电流对电网的冲击。带载启动时，异步电机启动电流达到6～8倍的额定电流，有时 甚至更大，导致电网电压下降，影响刮板输送机的启动性能，同时影响电网上其他设备的正 常运行，引起其他设备欠压保护，造成误动作。刮板输送机的频繁启动，会使电机绕组发热， 从而加速绝缘老化，影响电机寿命。

4)多机驱动功率不均衡。由于电机额定参数差异及链条节距变化、输送机上负载分布变 动及链条张力变化，存在严重的电机功率不平衡问题，不能充分发挥配置功率的作用。进下 测试结果表明，机头机尾两传动部电机的输出功率呈交替变化，刮板输送机总输入功率远低 于配置功率，但对单台电机而言，又存在短时频繁超载现象。对于超重型刮板输送机，负载 不均匀问题会更加突出。