隨著煤礦高產高效工作面的發展，大運量、長運程、高帶速膠帶機越來越多地被設計、制造并投人運行。大型機種的使用，使膠帶機存在的沖擊載荷大、成本高、壽命短、驅動電機出力不均勻而導致燒毀電機等問題更加尖銳地暴露出來。為此，國內外都對膠帶機的軟啟動及功率平衡技術進行了研究探討。目前國內主要采用的變頻調壓調速裝置及不可調液力耦合器等，前者設備維修難度大，后者體積大，故各廠家都在尋求新型產品。國外產品主要有美國DODGE公司的CST可控驅動裝置、德國VOITH公司的調速型液力耦合器、英國的開關式磁阻控制器等。我周目前主要使用調速型液力耦合器和可控硅軟啟動。實踐表明：調速型液力耦合器不能在低速段提供穩定平衡的加速度，而且控制特性也不準確，輔助設備多，控制過程滯后、方法復雜，維護不便；可控硅軟啟動受到隔離和散熱等因素的制約，容量不能太大，并容易引起電機附加的軸向振動。運用CST可控裝置實現軟啟動，不僅能對膠帶輸送機進行充分的優化控制，如加減速、驗帶、過載、功率平衡、運行調節等，而且可靠性高，有較強的適應性和組網能力，可方便靈活地和膠帶機控制系統配套使用，因此如經濟條件允許，可采用DODGE公司的CST可控驅動裝置。
1、CST裝置簡介
CST（可控啟動傳輸裝置）是一個由多級齒輪減速器加上濕式離合器及液壓控制部分組成的系統，是專門為平滑啟動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離運輸機而設計的。CST的輸出扭矩是由液壓控制系統控制的，可隨著離合器上所加的液壓壓力而變化。CST是集減速、離合、調速、液控、電控、冷卻、運行監測及裝置自診斷為一體的高科技產品，由主體部分、液壓驅動器、冷卻系統、電控器及傳感器等部分組成。其主體結構主要包括輸入、輸出和盤組件3部分。液壓驅動器一般由機械驅動液壓泵和壓力控制閥組成，用來控制盤組件的液壓力。電控器用來控制CST按設定的流程運行，監測運行全過程，并和其他系統組網。冷卻系統用于消除盤組件動、靜片之間相對運動而產生的熱量。傳感器則為電控器提供檢測信號，以便監測CST運行全過程，主要包括油箱溫度、冷卻液流量和壓力、潤滑壓力、盤組件液壓、輸入和輸出轉速等。
CST對負載的啟動調速。電動機運行時，CST通過輸入部分帶動輸出部分的太陽齒輪，太陽齒輪帶動行星齒輪轉動。因盤組件上無液壓力，環齒輪自由旋轉，而行星輪支座不旋轉，即輸出軸不轉，沒有轉矩輸出，驅動電機空載啟動。電機完成啟動過程達到穩定工作區后，通過液壓驅動器按設定要求調節盤組件的液壓力，環齒輪旋轉受阻，行星齒輪則開始在環齒上滾動，當行星支座上有足夠的轉矩克服負載的阻力時，輸出軸帶動負載按照設定的加速度特性加速，達到穩定轉速時，環齒輪停轉，可控啟動完成。
2、CST控制與傳統軟啟動的比較
①CST的主要特點是能夠在啟動、加速及停車過程中平滑地控制皮帶速度，避免瞬時張力變化對皮帶機系統的沖擊和破壞。大同煤礦集團公司塔山主井3 500 m系統中使用的3臺1950kV CST，每一臺的啟動過程都是曲線啟動，這就確保了皮帶機在啟動開始各設備都處于低速、低啟動力矩狀態，降低了各種應力沖擊。而傳統使用的液力耦合器軟啟動，啟動時間很短而無法控制，在啟動初期皮帶機受到的應力的變化相當大，有可能損壞膠帶或其他部件。同樣，在減速過程中也可以通過編程實現曲線減速。
②在大同煤礦集團公司塔山礦主井3臺驅動系統中，通過控制器內部的功率閉環實現3臺CST之間的功率平衡。當某臺CST出現打滑時，通過功率平衡控制系統自動對其他CST離合器的壓力進行控制，以此閉環實現多臺驅動速度的一致。這在傳統軟啟‘動中是無法實現的。
③普通液力耦合器多臺驅動裝置啟動時，幾臺主電機同時啟動，啟動電流相當大，對電網的要求相當高。即使是可控硅調速軟啟動，它也只能根據啟動負載選擇主電機，主電機選用功率大，電網負荷也很大，并且一般也實現不了多臺電機按要求順序啟動。如選用CST控制，首先在主電機的選用上只需根據運行負荷選用主電機就可以了，這在成本控制上空間就很大；另外，它的空載啟動特性可以有效地減小系統的啟動電流，縮短啟動時間，減小對電網的沖擊。就塔山主井皮帶主電機的選用而言，3xl600kW、10 kV，啟動電流只有35A，啟動時間60s，CST效率可達98%，并且是3臺依次啟動，所以對上級電網的要求較低。
3、CST和膠帶機控制系統的配套使用
目前國內煤礦采用CST的膠帶機，其控制系統可以選用天津貝克公司的集中控制系統，其最主要的優點是可以現場編程，該系統是礦用本質安全型設備，核心為現在較為流行的工業計算機，主要由控制器、電源箱和接口電路以及沿線急停和智能設備組成。控制器是系統的主要部件，負責處理系統的所有故障任務和各種輸入輸出功能，由CPU模塊、LINIE模塊、語音模塊等組成，接口較為完善，串口和RS232、以太網接口等為地面監控和管理提供方便。LINIE模塊用來負責各控制器的通訊。語音模塊負責全線的通話和預警。接口箱主要負責各種模擬和數字信號的采集以及接點和開關量的輸入輸出，其中包括皮帶各種保護傳感器和CST各種信號的協助處理。輸出部分受CPU模塊的控制，CST所需各種控制輸入信號包括啟車停車以及故障信號等都由它來完成。系統配以真空磁力啟動器（或高低壓控制柜）、各種保護傳感器、執行器、信號聯絡和語音通信裝置，構成具有控制、保護、通信、信號傳輸綜合功能的控制系統，功能齊全，控制可靠，得到了廣泛的應用。為了達到最佳控制效果，CST和貝克控制系統配套使用時，采取發揮各自優勢又合理有機配合的原則，即加速度、驗帶、過載、功率平衡、運行調節等控制功能以及相關的傳感器監測信號由CST完成，而控制主電機啟停、保護、通信、信號、組網等功能則由貝克完成。所有的控制操作命令均在貝克控制臺上進行，CST和貝克之間的聯系信號盡可能合理有效。
4、應用大型CST的問題
至今國內還沒有生產大型CST的能力，購置國外產品投資很大；為了保證不影響生產，須超量儲備零部件甚至整機，又需要30%~50%的投資；另外，有些故障的判斷和處理須聘請外方技術人員指導，有些損壞的零件也得到境外修復，增加了維護成本。因此，推廣應用大型CST可控裝置主要問題是經濟投資問題。目前還沒有進行CST和其他方式的綜合經濟效益的詳細和準確的比較分析，有待進一步研究。
5、結語
CST可控驅動裝置和膠帶機控制系統配套使用能大大改善膠帶機的技術性能，延長膠帶機使用壽命，減少維護費用，產生明顯的經濟效益。
