探討軟啟動器在帶式輸送機中的應用

高新斐+吳濤

摘 要：隨著煤炭生產(chǎn)自動化水平的不斷提高，機械化程度的不斷增加，大運量、長距離的帶式輸送機使用的范圍越來越廣，特別在煤礦企業(yè)應用更加頻繁。當前由于煤礦企業(yè)生產(chǎn)集中，負荷較大這就造成帶式輸送機負載極不均勻，并且啟動問題明顯突出。而在帶式輸送機上應用軟啟動器就有著非常重要的意義。本文首先闡述軟啟動器在煤礦帶式輸送機上應用的工作原理，重點論述軟啟動器控制和煤礦帶式輸送機上軟啟動器的應用。

關鍵詞：煤礦設備；電動機；軟啟動器

前言：近幾年來，煤炭市場變得愈發(fā)的不景氣，煤炭企業(yè)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。在這種環(huán)境下，節(jié)能高效對煤礦企業(yè)的生存發(fā)展顯得尤為重要，帶式輸送機承擔著煤礦地面和井下運輸煤炭的重要任務，是煤礦生產(chǎn)能夠穩(wěn)定運行的重要保證，在煤炭實際運輸過程中，因為采煤面地質的變化和輸送過程中的一些故障等因素，經(jīng)常出現(xiàn)來煤量很少，甚至皮帶空載的情況，而輸送機仍舊按照最大載運量恒速運行，導致了電能的大量浪費，給企業(yè)帶來不必要的經(jīng)濟負擔。本文針對帶式輸送機中的軟啟動器進行研究，相對于其他輸送機，明顯具有效率高，承運力大，穩(wěn)定性強，適應外部環(huán)境能力強等優(yōu)勢。

1 軟啟動器的工作原理

軟啟動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調壓器，用這種電路如三相全控橋式整流電路，使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。將其接入電源和電動機定子之間。（1）軟起動器的電磁起動部分是由隔離換相開關、 接觸器組成；當軟起動有故障時，將芯架上的旋鈕置于直接起動位置，它就具有完備的電磁起動器功能。（2）通過交流軟起部分實現(xiàn)起動，分斷功能由電磁啟動器來實現(xiàn)，這是正常軟起動器的工作模式。（3）將饋電開關與電機中間部分，連接到軟起動器上，就可以實現(xiàn)安裝，方便快捷。電動機—軟起動器—饋電開關。

2 軟起動器的控制方式

很多煤礦企業(yè)都采用帶式輸送機作為井下運輸?shù)闹饕O備，其中軟啟動器在輸送機運轉中作用不可忽視，主要表現(xiàn)在體積小，便于操縱，準確度高，必將成為未來的主要發(fā)展趨勢，應用會非常廣泛。這種啟動器分為變頻調速及晶閘管調壓調速兩種模式，目前性價比較高的是晶閘管降壓軟啟動，也是軟啟動的主要方式。煤礦企業(yè)離不開電動機，電動機是最重要的動力裝置之一。因為電動機運行穩(wěn)定，構造簡單、制造快捷等很多優(yōu)點，被很多企業(yè)運用在井下帶式輸送機驅動，或者各種煤礦其他機械驅動方面。但是有許多問題在電動機起動過程中，一方面，起動電流高，大于普通的六七倍，對正常運行將的電網(wǎng)造成嚴重影響，減少電能質量，造成電網(wǎng)電壓降太多，干擾其他設備運行，導致電動機本身不能正常啟動，嚴重的甚至導致電機燒毀。另一方面，機械應力沖擊，也是一個不良影響，是由于啟動時轉矩沖擊所造成的，這損耗拖動設備和電機自身的壽命。

（1）對于軟啟動而言，開環(huán)控制方式，是其最早的起動方式，主要是通過電壓斜坡式起動控制。（2）電壓突跳式起動控制方式有些負載，靜阻力矩在靜止狀態(tài)下較大，電機剛啟動時需要很大的轉矩，當電機轉動起來后，阻力矩反而減小。對此，起動時加一短時的高電壓Ub（其值和時間可以設置）以克服阻力矩。（3）當系統(tǒng)有波動時，無法自動調節(jié)的斜坡上升率，是因為開環(huán)控制的電流限幅起動控制方式所限制，電流總是要超出預估值。這樣，就提高了電流限幅控制的方式。閉環(huán)控制方式可以控制電流限幅啟動，通過起動過程，憑借不斷進行采樣的信號來調節(jié)電機中的電流。這種控制方式特別適合恒轉矩負載，限幅值2.5IN～5IN。電機可以最小的起動電流開啟，甚至在電網(wǎng)容量受限時。

3 軟啟動器在帶式輸送機上的應用

（1）對于帶式輸送機而言，大重量負載，重載起動和壓煤現(xiàn)象不可避免，而軟啟動器就是為解決帶式輸送機的大重量負載來設計的，特別適用于高起動頻率、點動模式或重載起動的驅動場合。通過軟啟動器的控制，有效地抑制皮帶的動態(tài)張力，延長了皮帶的使用壽命。（2）目前，很多企業(yè)都提升了機械化水平，這就要求配套電機功率和新式的帶式輸送機必須匹配。一方面體現(xiàn)在對輸送皮帶的保護、延續(xù)使用壽命，另一方面，電機功率必須增大。要想降低啟動電流，實現(xiàn)穩(wěn)定的起動電機，類似恒流起動的狀態(tài)，就必須使用軟啟動器。軟啟動器帶來的效果，可以使效起動轉距增到三四倍，無論是從安全性還是運輸能力方面，都有顯著提高。最重要的是，減少了沖擊，延長使用皮帶機壽命，使受力狀況得到緩解，進而減少了事故發(fā)生概率。與此同時，還能全過程保護電機。（3）采用軟啟動一拖二的方式組成的皮帶機驅動系統(tǒng)，能使電機啟動時電流由原來額定電流的6～7倍下降至3～4倍，壓降明顯改善。為了避免電網(wǎng)和機械沖擊，尤其是停車或起動時，必須減弱冗余轉矩。要想保證生產(chǎn)的連續(xù)性，確保系統(tǒng)故障是也能正常啟動電機，就要通過軟啟動器的人際界面。這種人機交互界面易于操作，有助于保護電機的各種功能。對于用戶進行故障判斷和設定參數(shù)都有重要意義。（4）可以根據(jù)輸送機的長度、張力、彈性延伸和彈性收縮，調整起動曲線的數(shù)值及起動時間來保證輸送帶的起動加速度在規(guī)定的范圍內平穩(wěn)起動。

4 結語

總之，為了解決電機啟動時存在的上述問題，在傳統(tǒng)電機軟起動概念的基礎上提出了電機智能軟啟動的概念，有很多資料上，從不同的角度來闡釋礦用電機的關鍵技術，以及軟啟動方式，有很多系統(tǒng)深入研究。在實踐的角度，也對軟啟動技術進行了全方位多角度的研究，許多文獻從不同方面對礦用電機的軟啟動方式和關鍵技術進行了較為深入和系統(tǒng)的研究。值得一提的是，KDK4型礦用隔爆型電機軟啟動器在煤礦電機設備中表現(xiàn)出色，可以代替其他電機啟動設備或液力耦合器。防止干擾能力強，穩(wěn)定性優(yōu)秀，運行可靠。從啟動到結束，秩序利用內部內部晶閘管的導通角，將電機輸入電壓從零以預設函數(shù)關系逐漸上升。這種智能軟啟動方式，能夠讓交流電機實現(xiàn)全電壓啟動，這無疑帶動了煤礦帶式輸送機的發(fā)展。目前，我國帶式輸送機的發(fā)展方向，逐步靠近強度高、速度高、傾角大、多點多驅動、運量大、長距離的特點。目的都是為了降低運行成本，提高可靠性和安全性，讓煤礦井下高效高產(chǎn)成為可能。

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