軟啟動器在煤礦帶式輸送機上的應用

孔向軍　胡振國

摘 要:隨著我國煤炭生產的自動化、機械化程度的不斷提高,長距離、大運量的帶式輸送機的使用日益增多,特別在煤礦等工業領域中得到廣泛的應用。目前我國的帶式輸送機在向大功率、大運量、大傾角、高帶速、長距離的方向發展。由于生產集中而造成帶式輸送機負載極不均勻,其啟動問題日益突出。因此說研究軟啟動器在帶式輸送機上的應用有著重要的意義,因為軟啟動器不僅能保證帶式輸送機的平穩地起動、制動,而且還可降低帶式輸送機的成本,保證煤礦生產安全。

關鍵詞:軟啟動器煤礦帶式輸送機應用

中圖分類號:TD528 文獻標識碼:A 文章編號1674-098X(2012)07(c)-0074-01

帶式輸送機由于運輸能力大、運行可靠、效率高、對地形適應性強等優點已成為當今煤礦井下運輸的主要設備。膠帶輸送機的電氣軟啟動由于控制精度高、控制靈活、體積小等優點是將來的發展趨勢。電氣軟啟動又分為晶閘管調壓調速和變頻調速兩種方式,短期來看,軟起動將仍然以性價比較高的晶閘管降壓軟啟動為主要形式。從長期看,隨著變頻器價格的逐漸下降,可靠性的進一步提高,也隨著技術人員水平的提高,變頻軟起動將成為軟起動的主流。我國帶式輸送機的技術水平仍然落后于國際先進水平,對帶式輸送機進行深入的理論研究已成為目前的重要工作。晶閘管交流調壓軟啟動技術于20世紀90年代現代初引入中國,近年才得到了廣泛的應用。晶閘管調壓軟啟動器的價格略高于自耦變壓器啟動器和Y／Δ啟動器,系統工作時對電網無過大沖擊,可大大降低系統的配電容量,機械傳動系統振動小。啟動、停車平滑穩定,可提高電動機的使用壽命和經濟效益。

1 軟啟動器的工作原理

(1)軟起動器的交流軟起動部分是以反并聯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節器;在電動機的起動過程中,可按用戶要求預設的曲線對電動機進行自動控制,并保證起動器使其平滑可靠地完成起動過程;當電動機起動過程完成后,由調節器控制交流接觸器吸合,短接所有的可控硅,使電動機直接投入電網全壓運行。

(2)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。

(3)軟起動器正常工作由交流軟起動部分完成起動功能,電磁起動器部分完成分斷功能。

(4)軟起動器安裝方便,只需將軟起動器接于電機與饋電開關之間,電源饋電開關——軟起動器——電動機。

2 軟起動器的控制方式

2.1 電壓斜坡式起動控制方式

電壓斜坡式起動控制方式是一種開環控制方式,是軟起動器最早起動方式。它的電壓按預先設定好的曲線變化,其斜率由斜坡上升的時間t決定。另外,當起動之初電壓低于一定值時(一般為120V左右)電機轉矩小于負載轉矩,電機不能運轉,反而使電機發熱,因此電壓斜坡式起動控制方式的電壓不是從0開始上升,而是有一初始電壓U0。這個電壓通常要根據負載特性設定成能使電機起動所需的最小電壓。也可設置為按兩段斜率起動。

2.2 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。

2.3 電流限幅起動控制方式

由于電壓斜坡起動為開環控制,當系統發生變化時斜坡上升率不能隨之進行自動調節,電流經常會比期望值要高,因此電流限幅控制方式得到了發展。電流限幅起動控制方式是一種閉環控制方式。在起動運行中,依靠反饋信號不斷的進行采樣并且調整電機電流。這種控制方式特別適合恒轉矩負載,限幅值2.5IN～5IN。在電網容量受限時時電機以最小的起動電流快速起動。

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張力,延長了皮帶的使用壽命。

(2)隨著煤礦機械化水平的大幅提升,新型的帶式輸送機大型化發展的要求與之配套的電機功率的增大,對輸送皮帶的保護、延長其使用壽命提出了更高要求。采用電機軟啟動器,可降低了電機的起動電流,起動過程平穩可靠,實現近似恒流起動,使有效起動轉距增加到3倍～4倍,運輸能力和安全性能得以較大提高;同時降低了機械沖擊,皮帶機受力狀況可得到了明顯的改善,事故率大大降低。電機軟啟動器還可對電機實現全過程保護。

(3)采用軟啟動一拖二的方式組成的皮帶機驅動系統,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。同時減少了起動過程中的冗余轉矩,最大限度的消除了設備在起動和停車過程中對系統的機械沖擊和電網的沖擊。軟啟動器還具有友好的人機界面與電機的各項保護功能,方便用戶參數設定和故障診斷,內部出現故障時可以停掉高壓,且裝有的可直接啟動電機的真空接觸器,可以保證軟啟動系統出現故障時直接啟動電機,以保持生產的連續性。

(4)可以根據輸送機的長度、張力、彈性延伸和彈性收縮,調整起動曲線的數值及起動時間來保證輸送帶的起動加速度在規定的范圍內平穩起動。

4 結語

總之,隨著我國煤礦帶式輸送機向著長距離、大運量、大傾角、高速度、高強度、多點多驅動單元方向發展,軟啟動器在煤礦帶式輸送機上的應用,收到了良好的效果,降低帶式輸送機的運行成本降低,提高了運行的安全性和可靠性,為礦井的高產高效奠定了堅實的基礎。

參考文獻

[1] 黃俊,王兆安.電力電子變流技術[M].北京:機械工業出版社,1999.

[2] 楊建.電機軟啟動器的應用和改進[J].工礦自動化,2002(6).

[3] 遲曉英.膠帶輸送機起制動過程動特性分析[D].阜新礦業學院,1996.

[4] 吳劍.基于單片機的交流電機軟啟動節能設計[J].科技信息,2009(25).

[5] 戴廣成.單片機在交流電機軟啟動器中的應用[J].測控技術,2003,22(2).

[6] 楊偉.電機軟啟動器的原理與應用[J].農機化研究,2005(2).

[7] 鄧勇,謝運祥,盧柱強.用單片機控制的智能型軟啟動器[J].微電機,2002,35(6).