钢绳芯胶带输送机作为矿山的长距离运输设备，己越来越广泛地应用于水泥矿山行业。1983年由日本引进的长达4 000m的钢绳芯胶带输送机首先在冀东水泥厂投入生产。1988年5月，由我国自行设计、制造的长达3 647m的钢绳芯胶带输送机在福建省顺昌水泥厂成功投入生产。其后，许多大中型水泥厂相继有长距离钢绳芯胶带输送机投入使用。
我厂石灰石矿山往厂区输送石灰石采用钢绳芯胶带输送机，由南京水泥工业设计研究院设计，沈阳矿山机械厂制造。机长3 647m，胶带为GX2500 8800钢绳芯胶带，抗拉强度2 500N/mm，厚28mm，胶带运行速度2. 50m/s，设计输送量为600t/h。
输送机采用三套驱动装置，电动机为绕线式感应电机(JR126 -6)。驱动装置布置形式为“2+1”，即机头2台、机尾l台。电机转子回路中串联固体电阻，以解决多机功率平衡问题。为了减少起动时的冲击使胶带机起动更为平稳可靠，本机采用切换电阻起动。切换电阻由二进制编码程序控制，这样可以用少量接触器组合成多个切换级数，达到平稳起动的目的。编码器的起动分2级预备级、14级加速级和1级短路级共17级组成。3台电机的电控柜内，各装有9只转子接触器，作为电机的转子电路，按二进制编码起动变换电阻。每台电机选用12箱ZX - 15型铁铬铝电阻作为起动电阻。起动加速时间约30~ 50s。起动电流400A以上（电流表量程为400A），电流冲击强烈。
该机因为头尾高差大，物料在输送带上具有很大的势能。输送机在空载运行时电流较大，负载运行时电流变小。负载越大，电流越小。当下坡段有物料而其他区段无物料时电流最小。相反，当下坡段无物料而其他区段有物料时电流最大（恶劣工况）。
原设计方案在电动机起动方面采用了二进制编码程序控制，但起动电阻毕竟是分级切除，每次切除就跃升一个加速度，产生的冲击对胶带寿命影响较大。经过10年的运行，胶带己出现脱层、中间接头断裂现象，存在安全隐患，影响正常生产。因此1998年，我厂决定对该输送机进行大修，更换胶带前对其拖动方式进行改造，采用软起动方式进行起动控制。
2、方案选择
在选择胶带强度时，加速度的大小对它影响很大。设计计算表明（表1），如果采用软起动，且加速度控制在0. 051TI／S2以下，原GX2500胶带可用抗拉强度1 600N/mm.厚度17mm的ST1600胶带代替，而各项安全指标仍然符合设计规范，有些反而有所改善，而胶带投资将大大减少，长距离钢绳芯胶带运输机采用软起动的经济意义重大。
软起动要求加速度变化平稳，在起动的全过程速度曲线呈“S”形。
选择能够软起动且加速度小于0. 051JI／S2的起动装置是改造成功与否的关键。在改造前，有两所大学、一所设计院、一所研究所向我们提供了三种方案：
①采用绕线感应电动机，定子侧加软起动柜，转子侧加频敏变阻器。
②采用绕线感应电动机，加液体电阻起动柜。
③采用绕线感应电动机，加变频器起动。
对上述方案，我们考察了有关使用单位，认为：
方案①能实现“S”形软起动，加速度也能控制在0.05m／S2以内。但起动电流太大，电机发热严重；产品属研究开发之中，未标准化，配件采购难，可靠性不理想。
方案②能实现一定的软起动，加速度也可以控制在0. 051TI／S2以内。但胶带速度从0~2. 5m/s的起动全过程中，只有1. 65~2.25m/s范围内是可控制的，其他区域不能控制。严格说，此方案无法实现“S”形软起动。
方案③对我厂来说是比较熟悉的。我厂已有十多年使用变频装置的实践经验。变频控制可靠性好，维修量少。而变频器的特点之一是能实现软起动，允许起动时间较长，加速度可控制在0. 051TI／S2以下。所以，从性能上讲，方案③是最佳选择。
对三种方案进行经济对比，报价结果见表2。
表2中，方案①、②报价未包括供电配电柜费用。方案③所选用的ABB公司产品性能较好，价格较高；如选用韩国或日本产品，报价均在30万元左右。所以，从经济上分析，方案③并不存在明显的不足之处。
我厂在充分研究分析上述三种方案后，认为采用变频起动装置是比较理想的方案。
1999年2月，矿山钢绳芯输送机安装2台ABB公司的ACS600 SINGLE DRIVE变频起动系统，投入生产获得成功。各项技术指标符合设计要求，极大地改善了输送机起动性能，实现了“S”形曲线软起动。
3、变频起动应用效果
改造采用ABB变频器实行软起动，对机头原有2台驱动装置（电机、减速机）保留外，其他所有配电、控制和驱动装置全部不再利用。2台绕线式感应电动机转子线路短接，作为鼠笼电机使用。
该变频器属直接转矩控制，主要性能参数见表3，主电路控制原理如图1所示。
该装置能提供可控且平稳的最大起动转矩，最大转矩能达到200%额定转矩。电机定子磁通和转矩作为主要的控制变量。ACS600静态速度控制精度为标称速度的0. 1%到0.5%；使用主／从应用宏，提供高性能的负荷平衡能力。本系统每台电机采用1台功率为160kW的变频器驱动，可输出150%的额定转矩60s，其瞬时过载电流为200%。整个控制系统采用日本欧姆龙PLC控制，功能强，可靠性高；采用触摸式液晶显示终端作为人机界面，全中文显示，并具有故障自诊断功能，可直观地显示系统的工作状态、报警信息、故障处理，操作简单。变频控制系统主要的硬件配置见表4。
本系统投入生产20d后，由产品供应单位和我厂工程技术人员共同对该系统各项性能、参数进行了测定，达到了以下要求：
1)能够平稳起动，实现“S”形曲线软起动。
2)加速度控制在0. 05m／S2以下。
图2、3分别为胶带带载起动和停机的速度变化图。从图中速度曲线可以看出：①该系统能够平稳起动，实现“S”形曲线软起动要求；②起动时间约130s，加速度变化平稳，平均加速度在0. 021TI／S2以下。起动过程中，电流很小（见表5），电机温度变化也很小。
改造后采用2台电机驱动，电机电流一般在200A左右（2台合计）。改造前3台电机电流合计一般在300A左右。改造前，机头2台电机电流大小相差20~ 40A左右，改造后仅为2~3A左右，说明变频控制的2台电机负载平衡效果非常好。
1999年6月，我厂在起动装置改造成功的基础上，对矿山钢绳芯胶带输送机进行大修，胶带全部更新，用ST1600 8800厚17mm胶带代替原来的GX2500 8800厚28mm胶带，按出厂标价节约近259万元，实际中标价则节约了300万元（见表6）。
4、结语
对长距离钢绳芯胶带运输机采用变频软起动可以实现起动平稳、加速度小、无冲击力的“S”形速度曲线起动，对降低胶带投资作用十分显著，同时减小对胶带接头的冲击，对延长胶带寿命有利。
