皮帶機軟起動控制與電氣智能保護

王芳玉

【摘 要】在真空磁力起動器的基礎上，改直接起動為軟起動，目的是降低起動電流（起動電流由4Ie～7Ie改善為0.5Ia～5Ie可調(diào)），降低電機起動電流對電網(wǎng)及負載的沖擊等不利因素，改用軟啟動及智能控制方式來平滑電機的起動，其保護功能更為完備，是替代真空電磁起動器以及取代動力傳遞液力聯(lián)軸器環(huán)節(jié)，電機能夠平滑起動多功能保護可靠的理想產(chǎn)品，具有很廣的應用前景。

【關鍵詞】大功率皮帶機；平滑起動過載保護；軟起動器控制

隨著煤礦采掘機械化大功率設備普及與新技術的應用，在井下和地面生產(chǎn)系統(tǒng)中廣泛使用的膠帶運輸設備性能也在不斷提升，膠帶輸送機的承載物料比較均勻，負荷相對穩(wěn)定，運行工作環(huán)境比采掘設備的工作壞境好些，其皮帶輸送機種類很多，用途和特征也各異。近年來，大型膠帶輸送機在傳統(tǒng)的原動力傳送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，使用液力聯(lián)軸器達到平滑起動過載保護，不可否認的是液力聯(lián)軸器也成為多發(fā)事故點，如聯(lián)軸器使用的工作液在設備運行過載時，汽輪機油工作液極易引燃；即使改用水質(zhì)燃液也對液聯(lián)密封軸承件有損；過載保護噴冒出高溫液體發(fā)生人身燒傷。同時液力聯(lián)軸器的其它故障處理更換備件困難費時費力，這些因素對設備安全連續(xù)運轉(zhuǎn)造成較大的影響，往往萬噸綜采工作面膠帶輸送機、集中主運、斜井主提升皮帶只要停止運行，就會發(fā)生全礦井停產(chǎn)事故，直接影響煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。因此，消除液力聯(lián)軸器產(chǎn)生的各種事故影響，提高改善運輸設備電氣控制系統(tǒng)性能以及研發(fā)電氣智能保護，投入使用軟起動開關控制器，取消液力聯(lián)軸器這一動力傳送環(huán)節(jié)，改進電控起動開關這些措施都有利于提高運輸能力。對軟起動器的工作性能認識了解、擴大推廣應用，有著十分重要的意義。

工業(yè)生產(chǎn)上，交流異步電動機常在額定電壓下直接起動或降低電壓啟動。額定電壓起動方式，如果負載的慣性較大、起動時間過長時，可能使電機過電流開關跳閘，其主要缺點是對電網(wǎng)電壓的影響，會在輸電線上造成較大的電壓損失，而使負載端的電壓在短時間內(nèi)降低。降壓起動方式，雖然降低了起動電流，但使電動機的起動輸出力矩減少（電動機的轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比），對于某些起動時就要求有額定負載力矩的設備就不能滿足其起動力矩的要求。煤礦大功率膠帶輸送機因上級電源控制停電以及突發(fā)緊急事件，經(jīng)常發(fā)生正在滿載運行停機后重載起動，采用傳統(tǒng)起動方式滿足不了生產(chǎn)要求。采用變頻起動或軟起動控制不僅能消除傳統(tǒng)起動方式的缺點，又能滿足生產(chǎn)工作的實際需求。變頻設備投資相對高些，軟起動器不僅具備皮帶運輸設備的重載起動能力，可以取代液力聯(lián)軸器的平滑起動過載保護功能，消除傳遞動力環(huán)節(jié)的諸多安全隱患，以及排除故障的困難所造成對連續(xù)生產(chǎn)的影響，而且經(jīng)濟效益好。同煤圣厚源煤業(yè)公司已經(jīng)在采區(qū)兩部集中運輸皮帶、綜采工作面皮帶機成功的安裝使用軟起動器。

軟起動器工作原理可靠、結(jié)構(gòu)簡單、保護功能完備，是以反并聯(lián)的三組大功率可控硅作為可控硅模塊，其核心部件是采用特種雙回路調(diào)節(jié)器，在電機起動過程中，可按電機起動要求設定自行控制項，并保證起動器平滑可靠地完成起動過程。當起動器完成起動過程后，由調(diào)節(jié)器控制吸合真空接觸器，短接所有的可控硅晶閘管，使電機直接投入電網(wǎng)全電壓運行。它的起動控制操作可設置遠控、近控方式，在特殊情況下也可直接起動（可控硅晶閘管故障時，在電網(wǎng)電壓許可下也可以“軟停止”操作，不影響運行保護功能的正常工作）。

軟起動器起動、旁路、軟停是鏈接的三個工作過程，起動器在起動前其控制變壓器有電，絕緣漏電檢測閉鎖檢測合格后解除閉鎖，按下起動按鈕，先導繼電器吸合并自保；閉合中間繼電器，軟起動器工作（0 ～60s可調(diào)整）；可掛硅晶閘管工作完成起動后被大容量真空接觸器旁路全壓運行。起動器隨時進行監(jiān)控電動機的工作狀態(tài)，如出現(xiàn)斷相、過載、低壓、短路等故障，當有故障發(fā)生時，軟起動器上的保護接點斷開運行中的真空接觸器電磁吸力線圈電源，真空接觸器釋放，切斷電源，電機停止運轉(zhuǎn)。同時窗口顯示故障保護類型。

軟起動器有更加完備的電氣智能保護，運行前進行漏電絕緣監(jiān)測有電氣閉鎖功能外，還有運行過程中的電機過熱保護（電機溫度升到80℃時保護動作，當溫度降到55℃以下時過熱保護解除）電機過載保護（以最大工作電流為基準作反時限熱保護設置輕載、標準、重載、高級四個檔次，重載起動過流時間為30s）、電機欠載保護（電機額定電流的10%～90%，保護動作延時5～90s），電機斷相保護（三相不平衡大于50%保護滯后時間〈3s）、過壓、欠壓（當電源電壓高于額定值的120%，或當電源電壓低于額定值的40%時保護動作時間〈0.5s甚至到〈3s）、電機起動過電流保護當工作電流是額定電流的3～5倍時運行過載脫扣時間46～15s。軟起動器失壓保護還具有失壓保護功能，即斷電且又來電后，均不會自行起動以免造成傷害事故（防止自起動功能瞬停端子禁用時）。各類保護功能在軟起器投入前進行事前設置，先校準標準運行的額定電流再校準起動電流。其他保護功能參數(shù)校準保護設置與之相同。

由于軟起動器是一新研發(fā)的大功率控制設備，技術培訓有待跟上設備的更新，在工作實踐中，安裝使用前應進行系統(tǒng)原理性的培訓，對照實物讓相關技術人員、檢修工有指導性地反復練習操作技能，熟悉軟起動器的結(jié)構(gòu)、性能、工作原理。根據(jù)軟起動器的出廠說明書，多次練習操作方法、參數(shù)的設定與調(diào)試，參數(shù)設定與調(diào)試對掌握軟起動器的工作性能十分重要，在地面練習掌握熟練后，方可在井下操作使用。保護功能及故障排除需技術人員詳細分析，根據(jù)出廠說明書，人為設置故障，進行演練排除故障，達到熟練掌握軟起動器故障的分析。正確、熟練操作使用軟起動器，對避免事故發(fā)生，發(fā)揮各種智能保護功能有著十分重要的意義。

[責任編輯：張濤]