So sánh 9 phương thức truyền động của băng tải và phân tích ưu – nhược điểm, giúp bạn lựa chọn đúng loại.

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, băng tải đai ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như than, điện, vật liệu xây dựng, thép và hóa chất, đồng thời có xu hướng tăng dần về công suất vận chuyển và chiều dài tuyến vận chuyển. Điều này đòi hỏi công suất của băng tải đai phải lớn; tuy nhiên, việc đơn thuần nâng cao công suất cũng có thể dẫn đến nhiều loại sự cố. Do đó, việc lựa chọn hợp lý thiết bị truyền động cho băng tải đai là yếu tố then chốt trong quá trình thiết kế, đồng thời cũng là vấn đề quyết định xem thiết kế băng tải đai có hợp lý hay không, vận hành có ổn định hay không, cũng như chi phí bảo dưỡng và khối lượng công tác bảo dưỡng có thấp hay không. Bài viết này tiến hành so sánh 9 phương thức truyền động của băng tải đai.

1 Trục lăn điện

Trục lăn điện được chia thành loại trục lăn điện lắp trong và loại trục lăn điện lắp ngoài; sự khác biệt chủ yếu giữa hai loại này là ở chỗ, đối với trục lăn điện lắp trong, động cơ được lắp bên trong trục lăn, còn đối với trục lăn điện lắp ngoài, động cơ được lắp bên ngoài trục lăn và được liên kết cứng với trục lăn.

Băng tải trục lăn điện kiểu lắp trong, do động cơ được lắp đặt bên trong trục lăn nên khả năng tản nhiệt của động cơ tương đối kém; loại băng tải này thường được sử dụng cho các băng tải đai có công suất dưới 30 kW và chiều dài lắp đặt nhỏ hơn 150 m.

Băng tải trục lăn điện kiểu lắp ngoài, do động cơ được lắp ở phía ngoài của trục lăn nên khả năng tản nhiệt của động cơ khá tốt; loại này thường được sử dụng cho các băng tải đai có công suất dưới 45 kW và chiều dài lắp đặt nhỏ hơn 150 m.

Ưu điểm

Ưu điểm lớn nhất của nó là cấu trúc gọn nhẹ, chi phí bảo dưỡng thấp, độ tin cậy cao và bộ truyền động kết hợp với trục truyền động thành một.

Nhược điểm

Nhược điểm của nó là tính năng khởi động mềm kém. Khi động cơ điện khởi động, tác động lên lưới điện là rất lớn. Độ tin cậy cũng kém hơn so với phương thức truyền động bằng khớp nối mười trục và bộ giảm tốc của động cơ kiểu Y.

2 động cơ điện kiểu Y, khớp nối trục, bộ giảm tốc

Ưu điểm

Cấu trúc đơn giản, khối lượng công việc bảo trì nhỏ, chi phí sửa chữa thấp, độ tin cậy cao.

Nhược điểm

Hiệu năng khởi động mềm kém, gây xung kích lớn đối với lưới điện khi động cơ điện khởi động. Thông thường được sử dụng cho các băng tải có công suất dưới 45 kW và chiều dài lắp đặt nhỏ hơn 150 m.

3 Động cơ kiểu Y, bộ nối thủy lực loại giới hạn mô-men, bộ giảm tốc

Động cơ điện kiểu Y, bộ nối thủy lực loại giới hạn mô-men và bộ giảm tốc là những thiết bị truyền động được sử dụng rất phổ biến trên các băng tải đai.

Khớp nối thủy lực loại giới hạn mô-men được chia thành hai loại: loại có buồng phụ phía sau và loại không có buồng phụ phía sau. Do ở loại có buồng phụ phía sau, khi động cơ điện khởi động, dầu thủy lực từ buồng phụ phía sau sẽ qua các lỗ tiết lưu chảy chậm vào khoang làm việc của khớp nối thủy lực, nên đặc tính khởi động của nó tốt hơn so với loại không có buồng phụ phía sau. Tuy nhiên, vì loại có buồng phụ phía sau có thời gian khởi động dài và sinh nhiệt lớn, nên khi lựa chọn khớp nối thủy lực loại giới hạn mô-men, nếu quyết định sử dụng loại có buồng phụ phía sau, thì trong trường hợp cả hai kiểu khớp nối đều đáp ứng được công suất truyền tải, do đặc điểm khởi động lâu và sinh nhiệt nhiều của kiểu này, cần ưu tiên chọn loại có kích thước lớn hơn; ngược lại, nếu chọn loại không có buồng phụ phía sau, thì cũng trong trường hợp cả hai kiểu khớp nối đều đáp ứng được công suất truyền tải, do đặc điểm khởi động ngắn hơn và sinh nhiệt ít hơn của kiểu này, cần ưu tiên chọn loại có kích thước nhỏ hơn. Đối với các băng tải dùng nhiều động cơ dẫn động, nếu lựa chọn phương án truyền động bằng tổ hợp động cơ Y – khớp nối thủy lực loại giới hạn mô-men – hộp giảm tốc, thì khuyến nghị nên sử dụng loại có buồng phụ phía sau. Vì vậy, phương án truyền động bằng tổ hợp động cơ Y – khớp nối thủy lực loại giới hạn mô-men – hộp giảm tốc thường được áp dụng cho các băng tải có công suất mỗi máy dưới 630 kW và chiều dài lắp đặt nhỏ hơn 1.500 m.

Ưu điểm

Có tính kinh tế cao, cấu trúc đơn giản, gọn nhẹ, khối lượng công tác bảo dưỡng nhỏ, chi phí sửa chữa thấp; có chức năng bảo vệ động cơ khỏi quá tải; khi điều khiển nhiều động cơ cùng lúc, hệ thống có thể cân bằng công suất các động cơ; đồng thời cho phép khởi động từng máy theo thứ tự với độ trễ, qua đó giảm thiểu xung kích đối với lưới điện khi băng tải khởi động; độ tin cậy cao. Với giá thành thấp, đây là phương thức truyền động được lựa chọn hàng đầu cho các băng tải có chiều dài thân băng dưới 1500 m.

Nhược điểm

Hiệu năng khởi động mềm kém, do đó không thích hợp để sử dụng cho các băng tải vận chuyển theo chiều xuống cũng như các băng tải yêu cầu chức năng điều chỉnh tốc độ.

386004

4 Động cơ kiểu Y, bộ nối thủy lực điều tốc, bộ giảm tốc

Động cơ kiểu Y, bộ ghép thủy lực điều tốc và bộ giảm tốc là một phương thức truyền động thường được sử dụng cho các băng tải đai cỡ lớn, thông thường được áp dụng cho các băng tải đai cỡ lớn có chiều dài tuyến hơn 800 m.

Ưu điểm

Cấu trúc tương đối đơn giản, khối lượng công việc bảo dưỡng nhỏ; động cơ được khởi động không tải, đồng thời có chức năng bảo vệ quá tải cho động cơ; khi điều khiển nhiều động cơ cùng lúc, có thể thực hiện khởi động theo từng máy với độ trễ nhằm giảm thiểu tác động của quá trình khởi động lên lưới điện; độ tin cậy cao, tính năng khởi động mềm tốt, khả năng điều khiển quá trình khởi động – cụ thể là thời gian khởi động và đường cong tốc độ khởi động – đều có thể được kiểm soát; giá thành thấp.

Nhược điểm

Khi khởi động bộ ghép thủy lực, do lượng dầu trong buồng làm việc của bộ ghép thủy lực thay đổi và đường cong biểu diễn sự biến đổi tốc độ có tính phi tuyến cũng như tính trễ, nên khả năng điều khiển và đáp ứng động của hệ thống bị chậm, từ đó việc thực hiện điều khiển vòng kín trở nên rất khó khăn. Đôi khi còn xuất hiện hiện tượng rò rỉ dầu. Do đó, loại thiết bị này không thích hợp để sử dụng cho các băng tải vận chuyển theo chiều xuống cũng như các băng tải yêu cầu chức năng điều chỉnh tốc độ.

Thiết bị truyền động CST cho động cơ điện kiểu Y 5

Thiết bị truyền động CST cho động cơ kiểu Y do Công ty Dodge của Hoa Kỳ thiết kế riêng cho băng tải, là một hệ thống truyền động cơ điện–cơ tích hợp có độ tin cậy cao, thường được sử dụng trên các băng tải lớn, có chiều dài hơn 1.000 m.

Ưu điểm

Hiệu năng khởi động mềm tốt, trong quá trình khởi động đường cong tốc độ có thể điều khiển tuyến tính, khi dừng cũng có thể điều khiển đường cong tốc độ, có thể thực hiện điều khiển vòng kín; động cơ có thể khởi động không tải, cấu trúc đơn giản, khối lượng công việc bảo trì nhỏ; khi điều khiển nhiều động cơ thì có thể khởi động từng máy một, qua đó giảm thiểu tác động của quá trình khởi động băng tải lên lưới điện.

Nhược điểm

Yêu cầu cao đối với thợ bảo trì và dầu bôi trơn; giá thiết bị cao. Không thích hợp sử dụng cho băng tải vận chuyển theo chiều xuống cũng như các băng tải yêu cầu chức năng điều chỉnh tốc độ.

6 Động cơ dây quấn, bộ giảm tốc

Động cơ dây quấn kèm hộp giảm tốc có ba phương thức điều khiển:

 Phương thức điều khiển thứ nhất là nối điện trở tần số hoặc điện trở thủy lực vào động cơ dây quấn; phương thức này không có chức năng điều chỉnh tốc độ và động cơ không thể khởi động thường xuyên, thường được sử dụng cho các băng tải có chiều dài thân băng lớn hơn 500 m và động cơ không cần khởi động thường xuyên.

 Phương thức điều khiển thứ hai là nối tiếp điện trở kim loại vào động cơ dây quấn; phương thức này không có chức năng điều chỉnh tốc độ, nhưng cho phép động cơ khởi động thường xuyên; khi kết hợp với hãm động lực bằng thyristor, đây là phương thức truyền động được sử dụng phổ biến cho các băng tải vận chuyển hàng hóa đi xuống.

 Phương thức điều khiển thứ ba là điều chỉnh tốc độ nối tiếp cho động cơ dây quấn; phương thức này có chức năng điều chỉnh tốc độ và có thể thực hiện điều khiển vòng kín, thường được sử dụng cho các băng tải đai cỡ lớn có chiều dài hơn 1.000 m và yêu cầu chức năng điều chỉnh tốc độ.

Ưu điểm

Hai phương thức điều khiển đầu tiên có cấu trúc đơn giản, khối lượng bảo dưỡng nhỏ, tính năng khởi động mềm tốt, giá thành thấp, tác động lên lưới điện khi khởi động nhỏ, độ tin cậy cao và khả năng điều khiển tốt; phương thức điều khiển thứ ba có tính năng hãm động lực xuất sắc.

Nhược điểm

Hai phương thức điều khiển đầu tiên tiêu tốn nhiều năng lượng hơn khi khởi động và dừng; còn phương thức điều khiển thứ ba lại có hệ thống phức tạp, đồng thời đang có xu hướng bị thay thế bởi biến tần kiểu giao – giao hoặc biến tần kiểu giao – một – giao.

7 Động cơ điện một chiều tốc độ cao Bộ giảm tốc

Phương thức truyền động bằng động cơ điện một chiều cao tốc kết hợp với bộ giảm tốc là một phương thức truyền động có chức năng điều chỉnh tốc độ, thường được sử dụng cho các băng tải dạng đai cỡ lớn yêu cầu chức năng điều chỉnh tốc độ.

Ưu điểm

Hiệu năng khởi động mềm tốt, trong quá trình khởi động đường cong tốc độ có thể điều khiển tuyến tính, khi dừng cũng có thể điều khiển tuyến tính đường cong tốc độ; hiệu năng hãm điện tốt, có thể thực hiện biến tốc vô cấp, có thể thực hiện điều khiển vòng kín, khả năng điều khiển xuất sắc, độ tin cậy cao.

Nhược điểm

Giá thành rất cao, hệ thống chỉnh lưu bằng thyristor phức tạp, thiết bị điều khiển điện chiếm diện tích lớn, hệ số công suất thấp, động cơ một chiều có vành trượt và chổi than nên hao mòn lớn, khối lượng công tác bảo dưỡng tương đối lớn; hiện chưa có loại chống nổ, do đó không thể sử dụng trong hầm mỏ than.

8 Động cơ điện một chiều tốc độ thấp truyền động trực tiếp cho trục quay dẫn của băng tải

Phương thức truyền động bằng trục quay truyền động của băng tải đai, trong đó động cơ một chiều tốc độ thấp được dẫn động trực tiếp, là một phương thức truyền động có chức năng điều chỉnh tốc độ. Phương thức này thường được sử dụng cho các băng tải đai cỡ lớn yêu cầu chức năng điều chỉnh tốc độ, đặc biệt là các băng tải có công suất riêng của động cơ lớn hơn 1.000 kW.

Ưu điểm

Hiệu năng khởi động mềm rất ưu việt: trong quá trình khởi động, đường cong tốc độ có thể điều khiển tuyến tính; khi dừng, đường cong tốc độ cũng có thể điều khiển tuyến tính; hiệu năng hãm điện tốt, cho phép biến đổi tốc độ vô cấp, có thể thực hiện điều khiển vòng kín, với khả năng điều khiển xuất sắc. Không cần hộp giảm tốc, độ tin cậy cao.

Nhược điểm

Giá thành rất cao, hệ thống chỉnh lưu bằng thyristor phức tạp, thiết bị điều khiển điện chiếm diện tích lớn, hệ số công suất thấp, động cơ một chiều có vành trượt và chổi than nên hao mòn lớn, khối lượng công việc bảo dưỡng tương đối nặng; hiện nay các loại công suất lớn không có chức năng chống nổ, do đó không thể sử dụng trong hầm mỏ than.

9 Động cơ điện điều tốc biến tần, bộ giảm tốc

Động cơ điện điều tốc biến tần có hai phương thức điều khiển: phương thức thứ nhất là biến tần giao–giao, phương thức thứ hai là biến tần giao–trực–giao. Hệ thống biến tần giao–giao có hệ số công suất thấp; trong quá trình khởi động và vận hành sẽ phát sinh các sóng hài bậc cao với biên độ lớn, gây ô nhiễm cho lưới điện. Việc động cơ điện thường xuyên khởi động cũng sẽ tạo ra xung công suất phản kháng lớn đối với lưới điện, do đó cần phải tiến hành xử lý tổng hợp để khắc phục hiện tượng này. So với thiết bị biến tần giao–trực–giao, chi phí đầu tư cho hệ thống biến tần giao–trực–giao thấp hơn. Do trong cấu trúc của hệ thống biến tần giao–trực–giao có bố trí các bộ lọc và bộ bù, nên hệ số công suất đạt trên 0,9, thành phần sóng hài bậc cao rất nhỏ, không gây ô nhiễm sóng hài, vì vậy không cần phải lắp đặt riêng các thiết bị hấp thụ sóng hài và bù công suất phản kháng. Tuy nhiên, hiện nay trong nước vẫn chưa sản xuất được hệ thống truyền động biến tần giao–trực–giao có công suất đơn máy lớn hơn 2.000 kW; các thiết bị và phụ tùng thay thế đều phải nhập khẩu, do đó chi phí đầu tư cho hệ thống này cao hơn so với hệ thống biến tần giao–giao. Thông thường, hệ thống này được sử dụng cho các băng tải dạng dây cỡ lớn yêu cầu chức năng điều tốc.

Ưu điểm

Hiệu năng khởi động mềm rất ưu việt: trong quá trình khởi động, đường cong tốc độ có thể điều khiển tuyến tính; khi dừng, đường cong tốc độ cũng có thể điều khiển tuyến tính; hiệu năng hãm điện tốt, cho phép biến đổi tốc độ vô cấp, có thể thực hiện điều khiển vòng kín, với khả năng điều khiển xuất sắc và độ tin cậy cao.

Nhược điểm

Giá cả vô cùng đắt đỏ, thiết bị điều khiển điện chiếm diện tích lớn; hiện nay, các máy đơn có công suất lớn hơn 400 kW đều không có loại chống nổ, do đó không thể sử dụng trong hầm mỏ than.

Qua phân tích các ưu, nhược điểm của các loại thiết bị truyền động cho băng tải nêu trên, khi lựa chọn thiết bị truyền động cho băng tải:

Băng tải không cần điều chỉnh tốc độ; đối với các băng tải có chiều dài thân băng dưới 1500 m, phương án truyền động ưu tiên hàng đầu là động cơ kiểu Y kết hợp khớp nối thủy lực loại giới hạn mô-men và bộ giảm tốc, tiếp theo là động cơ dây quấn kết hợp bộ giảm tốc (với phương thức điều khiển là mắc nối tiếp điện trở kim loại vào động cơ dây quấn).

Đối với các băng tải đai có chiều dài hơn 1.500 m, bộ truyền động CST sử dụng động cơ kiểu Y là phương án truyền động được ưu tiên hàng đầu; tiếp theo là bộ truyền động gồm động cơ kiểu Y, khớp nối thủy lực điều tốc và hộp giảm tốc.

Trong trường hợp công suất vận chuyển của băng tải thay đổi lớn và yêu cầu điều chỉnh tốc độ, động cơ biến tần kết hợp hộp giảm tốc là phương thức truyền động được lựa chọn hàng đầu; tiếp theo là động cơ dây quấn kết hợp hộp giảm tốc theo phương pháp nối cấp.