煤礦用電動(dòng)機(jī)起動(dòng)技術(shù)應(yīng)用研究

武華竹

摘要：介紹了直接起動(dòng)、降壓起動(dòng)、頻敏變阻器起動(dòng)、電阻分級(jí)起動(dòng)、軟起動(dòng)等幾種煤礦用電動(dòng)機(jī)的常用起動(dòng)技術(shù)，以及這些起動(dòng)技術(shù)在寧夏煤業(yè)集團(tuán)的使用情況；同時(shí)，對(duì)變頻調(diào)速、可控硅軟起動(dòng)、CST等新型起動(dòng)技術(shù)及其在煤礦企業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行了分析說明。

關(guān)鍵詞：直接起動(dòng)；頻敏變阻器起動(dòng)；電阻分級(jí)起動(dòng)；變頻調(diào)速；可控硅軟起動(dòng)；CSTブ型擠擲嗪牛篢M32

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198(2009)19030401

1煤礦用電動(dòng)機(jī)起動(dòng)技術(shù)現(xiàn)狀ゾ兔嚎篤笠刀言，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式因電動(dòng)機(jī)形式的不同可分為：鼠籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和繞線形電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。鼠籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式有直接起動(dòng)，降壓起動(dòng)，軟起動(dòng)。繞線型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式有電阻分級(jí)起動(dòng)，頻敏變阻器起動(dòng)。下面就這兩種形式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)技術(shù)及其在寧煤集團(tuán)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析說明。

1.1直接起動(dòng)ブ苯悠鴝是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下直接起動(dòng)的起動(dòng)方式。直接起動(dòng)經(jīng)濟(jì)、便捷，僅適用于小型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，要求電動(dòng)機(jī)的功率小于電源變壓器容量的30%，起動(dòng)電流的沖擊不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成影響。井下局部扇風(fēng)機(jī)，調(diào)度絞車，回柱絞車，輔助排水泵等均采用直接起動(dòng)方式。

1.2降壓起動(dòng)サ綞機(jī)在起動(dòng)時(shí)，其起動(dòng)電流為額定電流的4—7倍，大功率電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)如果沒有限流措施，沖擊電流會(huì)影響電網(wǎng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至?xí)斐呻娋W(wǎng)跳閘事故。降壓起動(dòng)是針對(duì)鼠籠型電動(dòng)機(jī)所采用的一種起動(dòng)技術(shù)，有自耦變壓器降壓起動(dòng)和定子串接電抗器降壓起動(dòng)兩種方式，分別通過自耦變壓器變壓和在電動(dòng)機(jī)的定子線圈中串接電抗器這兩種方式來降低定子的起動(dòng)電壓，限制起動(dòng)電流，避免對(duì)電網(wǎng)的沖擊影響。自耦變壓器降壓起動(dòng)的起動(dòng)方式主要使用于非防爆鼠籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，電壓等級(jí)在1200V以下，煤礦地面選運(yùn)系統(tǒng)的皮帶運(yùn)輸機(jī)，壓風(fēng)機(jī)，扇風(fēng)機(jī)等采用自耦降壓起動(dòng)。電壓等級(jí)為6Kv的主扇風(fēng)機(jī)，壓風(fēng)機(jī)，主排水泵等可采用串接電抗器降壓起動(dòng)。

1.3頻敏變阻器起動(dòng)及電阻分級(jí)起動(dòng)テ得舯渥杵髕鴝是在繞線型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串接頻敏變阻器，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)頻敏變阻器的阻抗隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而減小，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平滑起動(dòng)，這種起動(dòng)方式主要用于70B2型和2K56、2K58、2K60型主扇風(fēng)機(jī)的起動(dòng)。電阻分級(jí)起動(dòng)是在繞線型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串接若干級(jí)金屬電阻，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)通過接觸器逐級(jí)短接電阻，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的低速、重載拖動(dòng)及加速；電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，再逐級(jí)串接電阻，使電動(dòng)機(jī)減速，平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)微拖動(dòng)和制動(dòng)。目前，電阻分級(jí)起動(dòng)方式主要應(yīng)用于煤礦大型提升機(jī)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，按照給定的速度圖及力圖配備電阻級(jí)數(shù)，通過電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，尤其近年來通過不斷的技術(shù)改進(jìn)，數(shù)字化及微處理技術(shù)的應(yīng)用，使該電力拖動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)化及智能化程度不斷提高。

1.4液壓軟起動(dòng)ッ嚎缶下運(yùn)輸機(jī)均采用鼠籠型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其起動(dòng)方式為電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)，通過液力聯(lián)軸器調(diào)節(jié)其特性曲線，從而實(shí)現(xiàn)一定程度的軟起動(dòng)。所使用的液力聯(lián)軸器主要有兩種形式：限矩型液力聯(lián)軸器和調(diào)速型液力聯(lián)軸器。所謂的液壓軟起動(dòng)專指這兩種形式的液力聯(lián)軸器。限矩型液力聯(lián)軸器在設(shè)計(jì)上采取結(jié)構(gòu)措施來限制重載低轉(zhuǎn)速起動(dòng)工況時(shí)的力矩升高，起動(dòng)性能比普通型液力聯(lián)軸器優(yōu)越，1980年起在全國煤礦開始推廣使用，其主要作用是：(1)改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能；(2)在雙機(jī)傳動(dòng)的運(yùn)輸機(jī)中有利于電動(dòng)機(jī)均衡負(fù)荷；(3)對(duì)電動(dòng)機(jī)及機(jī)械系統(tǒng)能起到保護(hù)作用，尤其是限矩型液力聯(lián)軸器的使用在一定程度上減少了電動(dòng)機(jī)的燒毀事故?，F(xiàn)在寧夏煤業(yè)集團(tuán)多數(shù)礦井在55KW以下的運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)中不再使用限矩型液力聯(lián)軸器。調(diào)速型液力聯(lián)軸器是在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下通過調(diào)節(jié)工作腔充滿度來改變輸出轉(zhuǎn)速及力矩，它已廣泛應(yīng)用于煤礦大功率多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)力帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制上，其主要作用是：(1)能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力皮帶的軟起動(dòng)，以緩解起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊。(2)在多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，便于實(shí)現(xiàn)各電機(jī)功率的平衡。調(diào)速型液力聯(lián)軸器屬于機(jī)械耗能設(shè)備，長期工作發(fā)熱量大、能耗大，需要附屬散熱設(shè)備，傳遞效率較低。調(diào)速型液力聯(lián)軸器在原太西集團(tuán)使用比較多，主要使用于主提升強(qiáng)力帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。2幾種新型起動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用分析2.1可控硅軟起動(dòng)器タ煽毓樅砥舳器是2000年開始在我國煤礦企業(yè)推廣使用，用于煤礦運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制，以及其它鼠籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制，可作成防爆型的以適應(yīng)井下環(huán)境。可控硅主回路是采用三對(duì)反并聯(lián)可控硅，利用全數(shù)字控制技術(shù)來完成電機(jī)端的電壓、電流的控制，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是：(1)采用了先進(jìn)的電力電子器件和全數(shù)字控制技術(shù)，具有軟啟動(dòng)、軟停止、泵停止、突跳啟動(dòng)脈沖、啟動(dòng)檢測(cè)、直流制動(dòng)、通信等功能，能滿足不同負(fù)載對(duì)象的控制要求。同時(shí)，啟動(dòng)時(shí)間，啟動(dòng)電壓，限流，停止時(shí)間均連續(xù)可調(diào)，用戶也可根據(jù)負(fù)荷情況按預(yù)先設(shè)定的曲線進(jìn)行啟動(dòng)停止。(2)軟啟動(dòng)器自診斷和保護(hù)功能齊全，主要有電源故障保護(hù)、溫度保護(hù)、線路保護(hù)、電壓保護(hù)、過載保護(hù)等。(3)結(jié)構(gòu)簡單，安裝、操作、維護(hù)方便，價(jià)格比較合理。2.2CSTCST軟啟動(dòng)傳動(dòng)裝置是美國Dodge公司生產(chǎn)的“連續(xù)啟動(dòng)傳動(dòng)裝置”，(CST)在液體粘性傳動(dòng)中，利用電液控制的方法，通過改變摩擦片之間的油膜厚度(間隙)，能夠?qū)敵鲚S的速度和所傳遞的扭矩進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)?對(duì)輸出軸的無級(jí)調(diào)速。CST是專門為煤礦大功率強(qiáng)力帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)、軟停止而設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，集機(jī)械、電氣、液壓、微電子為一體，能比較理想地滿足輸送機(jī)的起?？刂埔?，是長距離大運(yùn)量輸送機(jī)啟動(dòng)的最佳選擇，其優(yōu)點(diǎn)是：(1)根據(jù)啟動(dòng)要求實(shí)現(xiàn)對(duì)啟動(dòng)和停止的加速度控制，啟動(dòng)平穩(wěn)；(2)設(shè)有速度、應(yīng)力及功率的反饋系統(tǒng)，能精確控制輸送機(jī)的速度、應(yīng)力及功率平衡等；(3)輸出轉(zhuǎn)速大范圍可調(diào)(10%—100%之間任意調(diào)節(jié))；(4)保護(hù)功能齊全，CST提供了對(duì)減速器及負(fù)載的雙向保護(hù)，既保護(hù)減速器免受膠帶沖擊負(fù)載的影響，又因限制了最大傳遞力矩而保護(hù)了帶式輸送機(jī)免受過大力矩的損害；從而延長了運(yùn)輸機(jī)的使用壽命。寧夏煤業(yè)集團(tuán)新建的年生產(chǎn)能力為800萬噸的棗泉煤礦東、西主斜井提升皮帶運(yùn)輸機(jī)選用CST啟動(dòng)器。由于CST是非國產(chǎn)設(shè)備，其價(jià)格非常昂貴，用它代替現(xiàn)有的主提升皮帶運(yùn)輸機(jī)的調(diào)速型液力偶合器是不現(xiàn)實(shí)的，目前，國內(nèi)生產(chǎn)廠家和科研單位正在研發(fā)新的軟起動(dòng)設(shè)備以替代進(jìn)口的CST。

2.3變頻調(diào)速ケ淦檔魎偈怯糜誑刂剖罅型異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)的。煤礦用鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速采用交—交變頻調(diào)速系統(tǒng)，交—交變頻調(diào)速系統(tǒng)是將恒頻恒壓的交流電通過電力電子的開關(guān)作用，變換為頻率和電壓均可調(diào)的交流電，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速，交—交變頻調(diào)速系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)范圍在0—50Hz。 變頻調(diào)速系統(tǒng)是一種比較理想的高效率，高性能的傳動(dòng)系統(tǒng)。目前變頻調(diào)速系統(tǒng)在煤礦企業(yè)應(yīng)用比較成功的領(lǐng)域?yàn)椋旱V井提升機(jī)交—交變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，礦井膠帶運(yùn)輸機(jī)交—交變頻調(diào)速系統(tǒng)，電牽引采煤機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)，主扇風(fēng)機(jī)，主排水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)等。對(duì)寧夏煤業(yè)集團(tuán)而言，新開拓的現(xiàn)代化礦井可考慮在副井絞車提升系統(tǒng)，主井強(qiáng)力膠帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速。礦井主排水泵的起動(dòng)為空載起動(dòng)方式，采用一般的降壓起動(dòng)即可，無須變頻調(diào)速系統(tǒng)；主扇風(fēng)機(jī)為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，負(fù)荷相對(duì)恒定，也不宜采用變頻調(diào)速系統(tǒng)。

3結(jié)語ピ諉嚎缶下運(yùn)輸系統(tǒng)中，傳遞功率在55KW以下的刮板輸送機(jī)，在堅(jiān)持使用電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器的條件下，可采用對(duì)輪直聯(lián)直接起動(dòng)的傳動(dòng)方式。不必堅(jiān)持使用液力偶合器。傳遞功率在75KW以上的膠帶輸送機(jī)和90KW以上的刮板輸送機(jī)可采用可控硅軟起動(dòng)器進(jìn)行傳動(dòng)控制，以逐步替代限矩型及調(diào)速型液力偶合器。新開拓的現(xiàn)代化礦井可考慮在副井絞車提升系統(tǒng)，主井強(qiáng)力膠帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)采用變頻調(diào)速系統(tǒng)及CST軟起動(dòng)器。