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胶带机(CST)培训教程2007.7.28CST-ControlledStartingTransmission可控起动传输装置一.CST的功能与应用1.带式输送机的启动与运行要求1.1保证恒定的起动力矩带式输送机的负载是典型的恒转矩负载，而且带式输送机往往不可避免地要带负荷起动和制动（即满载起动和停车）1.2有尽量小的起动（制动）加速度输送带是一种粘弹性体，大型带式输送机在起动（制动）的不稳定阶段，驱动装置施加到输送带上的牵引力（制动力）及惯性力将以一定的波速在带内传播、叠加、反射，加上其他因素的影响，在输送带内引起多变的应力变化，若其瞬时峰值应力超过允许值，将会损伤甚至破断输送带1.3较大的启动张力和足够且相对恒定的运行张力输送带张力要求：输送带张力在整个长度上是变化的，影响因素很多，为保证输送机的正常运行，输送带的张力必须满足以下两个条件：•输送带的张力在任何负载作用下，作用到全部滚筒上的圆周力是通过摩擦传递到输送带上，而输送带与滚筒间应保证不打滑；•作用到输送带上的张力应足够大，使输送带在两组承载托辊间保持垂度小于一定值。2.其他传动设备的不足•绕线转子电动机：依靠增加转差功率损耗来调速，损耗主要在电动机的附加电阻上，低速运行电机不会过热，但其效率低，且调速是有级分段的，维护工作量大，在防爆环境中使用有困难。•直流电动机：调速性能优良，低速时有较大的扭矩，可缓解电机的起动冲击，但不宜长期低速运行，且需配置直流电源，造价高，不宜用于防爆环境。•变频调速：改变电机励磁频率进行调速，起动全程自控，效率高，调速范围广，但在低频起动时会降低电机输入电压，导致电机输出转矩降低，不适应大型带式输送机低速大转矩的起动要求。•液力耦合器：可改善起动性能，降低电机与负载起动的冲击，但是液力耦合器传递的扭矩与其转速的平方成正比，低速时传递的扭矩小，在低速阶段不能提供稳定平滑的加速度，传动特性是非线性的，控制特性不准确，效率低，稳定运行时需要滑差。•MPG可控减速器：是由磁粉制动部分与行星传动部分接合起来的可控驱动系统，具有减速、可控起动、可控制动和过载保护等多种功能，可避免起动时的电流和机械冲击，适用与45～280Kw功率段的带式输送机。3.CST的特点•软连接、可控软起动(停车)•集机电控于一体,具有完善的智能故障自诊断功能•有效延长皮带机整体使用寿命,提高运行效率,降低维护成本•完善的多点驱动功率平衡解决方案•控制系统开放,易于实现数据共享和网络化,便于整体矿山自动化系统的集成•本安型和高防护等级设计,完全满足防爆环境和全天候作业要求4.选型与参数4.1CST的驱动形式•平行轴形式“K型”K型KR型直角3点钟KR型直角9点钟•直角形式“KR型”—3点钟•直角形式“KR型”—9点钟4.2产品规格和型号K型KS型KV型KR型KRS型1280K280KS_280KR280KRS2420K420KS420KV420KR420KRS3630K630KS630KV__4750K750KS750KV750KR750KRS51120K1120KS1120KV1120KR1120KRS61950K1950KS1950KV__4.3CST型号CSTXXXKVRS防爆型,没有”S”为非防爆型直角型,没有”R”为平行轴型冷却泵及电机为立式,没有”V”为卧式K系列规格可控启动传输二.CST组成与传动原理1.CST的组成按部件可分为:•主电机•减速器•冷却泵•热交换器•控制器按功能可分为:•传动系统•液压系统•冷却系统•润滑系统•控制系统2.传动原理1.输入轴2.一级减速主动齿轮3.一级减速从动齿轮4.太阳轮5.行星轮6.齿圈7.减速箱壳体8.输出轴9.行星轮架10.离合器力矩传输过程:主电机输出轴——CST输入轴——一级减速主动齿轮————一级减速从动齿轮—————太阳轮————行星轮————齿圈——动磨擦片——————静磨擦片行星轮架——输出轴———驱动滚筒654912367451089一级减速二级减速摩擦生热离合器结构与原理：•当环形活塞上的压力压力增加时，旋转片和静止片之间的间隙逐渐减少，当活塞的压力使旋转片和静止片相互压紧时，齿圈的速度降低，行星轮开始绕太阳轮公转，由于太阳轮始终保持运转，三个行星轮逐渐地在齿圈内旋转，从而输出轴开始转动起来。•当液压使CST输出轴上得到足够的扭矩时，皮带机开始起动。通过控制液压，可精确控制CST输出轴的转速和扭矩。•当活塞压力锁紧压力时，旋转片和静止片之间的相对位移几乎为零，此时离和器称为‘锁定’状态，输出轴达到满速。换句话说，若输入转速为1480rpm,速比为20.6,当离和器‘锁定’时，输出轴转速为71.7rpm。3.相关计算•CST速比计算公式:速比=(T2÷T1)x{(T5÷T3)+1}T1——输入轴一级齿轮齿数T2——输入轴二级齿轮齿数T3——太阳轮齿数T4——行星轮齿数T5——齿圈齿数•扭矩的基本原理:Torque(atfullload)=(HPxκ)÷RPMκ为系数将电机的功率及转速转换为ft-lb(κ=5250)或者in-lb(κ=63000）•例如：一台速比为20.6316的420KSCST，驱动电机为350kW(or475HP)3/380V/50Hz/1480rpm.这台475HP电机,在满速时(如，1480rpm),将产生：Torque(atinputshaftofCST)=(475hpx63,000κ)÷1480rpm≈20,219in-lb≈20.2Kin-lb三.CST液压原理1.液压系统类别CST液压控制系统分为两个压力范围，低压系统（300psi）和高压系统（1000psi）,低压系列产品包括280K、420K和630K，而高压系列产品包括750K、1120K和1950K。低压系统和高压系统之间的区别仅仅在于其工作压力和一些元件上有所变化，元器件名称低压系统高压系统离合器压力变送器0~300psi0~1000psi离合器压力表0~300psi0~1500psi控制压力安全阀350psi1200psi系统压力变送器0~300psi0~1000psi系统压力表0~300psi0~1500psi2.液压原理图FI-1CSTGEARCASENEMA-4ENCLOSUREB-STRHXPI-4COOLINGPUMPOUTPUTSHAFTN1N2N3N4N5INPUTSHAFTFO-2TT-1FO-1D/PFLT-2PI-3PT-3PI-2PT-2PT-1PI-1Y-STRTANDEMPUMPPCVRVBLVPRV-2CST-冷却系统液压原理图流量计冷却泵压力表热交换器篮式过滤器CST齿轮箱两级齿轮泵温度传感器轴速传感器输入轴输出轴油池油池低压两级齿轮泵Y型过滤器25u过滤器D/P开关油箱润滑压力变送器润滑压力表CST-润滑系统液压原理图CST控制系统液压原理图两级齿轮泵高压油池系统压力表比例阀离合器压力表闭锁阀离合器压力变送器系统压力变送器输入轴10u过滤器Y型过滤器离合器系统释压阀3.液压部件与用途序号名称标号高压系统低压系统用途1离合器压力变送器PT-10~1000psi/4~20mA0~1000psi/4~20mA离合器压力检测2离合器压力表PI-10~1500psi0~1500psi离合器压力指示3系统压力变送器PT-20~1000psi/4~20mA0~1000psi/4~20mA系统器压力检测4系统压力表PI-20~1500psi0~1500psi系统器压力指示5润滑压力变送器PT-30~100psi/4~20mA0~100psi/4~20mA润滑压力检测6润滑压力表PI-30~100psi0~100psi润滑压力指示7冷却流量变送器FI-10~100%/4~20mA0~100%/4~20mA冷却流量检测8冷却压力表PI-40~100psi0~100psi冷却压力指示9油箱温度变送器TT-10~300F/4~20mA0~300F/4~20mA油箱温度检测10输出轴速度传感器ST-10~5000Hz0~5000Hz输出轴转速检测11D/P开关S-340psi40psi润滑过滤器堵塞检测12比例调节阀PCV4~20mADC/0~100%4~20mADC/0~100%离合器压力调节13比例阀大器AMP4~20mADC/0~5000Hz4~20mADC/0~400Hz比例调节阀驱动14系统压力减压阀RLF950psi250psi稳定系统压力15液压系统减压阀PRV1250psi1250psi保护液压系统元件16蓝式过滤器B-STR40MESH40MESH过滤冷却回路油品17Y-型过滤器Y-STR238uMESH238uMESH?18润滑过滤器FLT-125uMESH25uMESH?19系统压力过滤器FLT-210uMESH10uMESH?四.CST控制原理1.与其他系统的信号联系(各CST的运行状态与控制信号)(皮带机启停控制、慢速选择、急停、故障、预警、连锁信号)(绞车启停控制、操作方式、运行状态、故障等信号)(与CST、APW及配电系统相关的所有信息、远程控制信号)2.工作状态•状态-0：待机状态CST控制系统在检测到以下状态完备后发出“备车”信号，操作员可起动带式输送机。带式输送机速度为0；离合器压力小于5％系统压力；系统无故障和报警状态。•状态-1：起动状态在操作员发出带式输送机“起动”信号后，PLC中的控制程序将起动冷却泵、风扇和主电机。多机系统中，主电机起动间隔为5s以避开起动电流冲击。离合器压力将预压至10％，保证冷却油预先充满离合器摩擦片间隙。•状态-2：预压状态在离合器摩擦盘预压结束后，速度和功率PID闭环调节模块将切换到“自动/前馈”模式。逐渐增加各台CST压力PID闭环调节模块的输入设定，直至检测到皮带机起动为止。如果带式输送机系统具有独立制动单元，在离合器预压后CST控制系统应输出开关量或模拟量信号至制动单元以释放制动状态。•状态-3：啮合状态在检测到皮带机速度3％时，皮带机就进入了啮合状态。在此状态下，速度PID设定逐渐上升，而功率PID模块处于功率平衡控制模式，在检测到速度后，需利用一段缓冲特性来提升起动性能，缓冲期间速度将保持在5％左右。缓冲时间可在5~20s之间调整。•状态-4：加速状态缓冲结束后，速度PID设定将按预设的“S”曲线上升至满速。加速时间可在30~300s之间进行调整，加速状态期间热交换器风机将起动运行。•状态-5：满速状态在检测到皮带机速度95％时，系统进入满速运行状态，用户可起动加料设备。速度设定一般保持在98％或100％。主驱运行在恒速闭环控制模式上，而从驱处于功率平衡控制状态。运行期间，功率控制都应控制在±2％的误差范围内。•状态-6：减速状态正常运行期间，发生任何CST故障或用户停机指令都将导致系统进入减速运行状态。输送机按设定曲线停机，停机时间不小于自然停车时间，可按需要调整。当速度5％时，减速状态结束。3.工作曲线4.控制原理图5.检测与控制元件序号名称标号高压系统低压系统用途备注1离合器压力变送器PT-10~1000psi/4~20mA0~1000psi/4~20mA离合器压力检测2离合器压力表PI-10~1500psi0~1500psi离合器压力指示3系统压力变送器PT-20~1000psi/4~20mA0~1000psi/4~20mA系统器压力检测4系统压力表PI-20~1500psi0~1500psi系统器压力指示5润滑压力变送器PT-30~100psi/4~20mA0~100psi/4~20mA润滑压力检测6润滑压力表PI-30~100psi0~100psi润滑压力指示7冷却流量变送器FI-10~100%/4~20mA0~100%/4~20mA冷却流量检测8冷却压力表PI-40~100psi0~100psi冷却压力指示9油箱温度变送器TT-10~300F/4~20mA0~300F/4~20mA油箱温度检测10输出轴速度传感器ST-10~5000Hz0~5000Hz输出轴转速检测11D/P开关S-340ps