隔爆兼本質安全型軟啟動器技術在煤礦中的應用

李東平

（河南平煤神馬禹州安泰煤業有限公司新易煤業，河南 平頂山 467013）

隔爆兼本質安全型軟啟動器技術在煤礦中的應用

李東平

（河南平煤神馬禹州安泰煤業有限公司新易煤業，河南 平頂山 467013）

隔爆兼本質安全型軟啟動器，適用于具有爆炸危險的煤礦井下，在交流50Hz、額定電壓1140V、660V，額定電流400A的線路中，集軟啟動和磁力直接啟動、軟起監控和電機保護為一體，對異步電動機輕重負荷軟啟動，以及各種情況下的磁力直接啟動。具有啟動電流小、啟動速度平穩可靠、對電網沖擊小等優點，延長了運輸機械的使用壽命。

隔爆兼本質安全型；軟啟動器；應用

在煤礦運輸中，鋼絲繩芯膠帶運輸機是一種輸送距離長、速度快、運量大的連續運輸設備。因膠帶具有抗拉強度高、使用壽命長的特點而廣泛使用于礦山，該某礦戊組運輸出煤系統承擔著戊組系統原煤運輸的重任，在礦井生產中發揮著巨大的作用。

通過對戊組運輸系統優化改造，提高系統的運輸能力，減少設備運行時間，同時提高運輸安全程度。解決了我礦戊組運輸系統不能滿足運輸能力的問題，并且確保運輸系統的安全可靠性。

某礦機電運輸機目前多使用的是電器直接啟動的方式，這種啟動方式具有啟動電流大，沖擊電網危害性大，機械沖擊力大等弊端，2013年某礦采用上海久輝公司的QJR-400（315）/1140 (660)礦用隔爆兼本質安全型軟啟動器首先在某礦的戊組運輸系統進行升級改造，改造試運行時期效果明顯，同時對運行中出現的問題結合實際情況采取相應對策。軟啟動器是一種集電機軟啟動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，國外稱為Soft Starter。它的主要構成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯閘管及其電子控制電路。運用不同的方法，控制三相反并聯閘管的導通角，使被控電機的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實現不同的功能。電動機屬感性負載，電流滯后電壓。

軟啟動器和變頻器是兩種完全不同用途的產品。變頻器用于需要調速的地方，其輸出不但改變電壓而且同時改變頻率；軟啟動器實際上是個調壓器，用于電機啟動時，輸出只改變電壓并沒有改變頻率。變頻器具備所有軟啟動器功能，但它的價格比軟啟動器貴得多，結構也復雜得多。軟啟動器只是改變電源電壓，相當于降壓啟動器。變頻器要比軟啟動器復雜得多，價格也貴得多,而且變頻系統對職工技術水平要求高，檢修維護水平達不到要求，綜合各方面因素戊組系統技術改造選擇軟啟動器。

1 研究報告

1.1 戊組概況

戊組系統是我礦戊組煤主運輸系統，原采用陳舊的膠帶運輸模式，膠帶運輸能力為350t/h，采用四部普通1 000mm膠帶運輸機、一部K4給煤機和一部高強皮帶組成。為保證安全生產，曾進行了幾次小型的技術改造或擴建，運輸能力有所提高，但是仍改變不了陳舊的運輸模式。為此，對戊組膠帶運輸系統技術改造，改造要求：四部皮帶機前后搭接組成一套運輸系統，采用軟啟動方式有效利用先進設備，從而縮短工期，提高效率，并且確保技術改造后運輸系統安全可靠性增大。降低勞動強度，減少檢修時間，提高原煤的輸送效率，節約材料減少生產成本。

1.2 軟啟動器選型設計

在軟啟動器設計上，根據戊組系統的實際運輸能力和現場實際等因素，采用QJR-400（315）/1140(660)礦用隔爆兼本質安全型軟啟動器（以下簡稱啟動器），適用于含有甲烷混合氣體、具有爆炸危險的煤礦井下，在交流50Hz、額定電壓1 140V、660 V，額定電流至400A的線路中，集軟啟動和磁力直接啟動、軟啟監控和電機保護為一體，對異步電動機輕重負荷軟啟動，以及各種情況下的磁力直接啟動。

2 項目實踐

2.1 QJR-400（315）/1140(660)礦用隔爆兼本質安全型軟啟動器特點

QJR-400（315）/1140(660)礦用隔爆兼本質安全型軟啟動器執行標準為MT943-2005和企標。軟啟動時具有啟動電流小、啟動速度平穩可靠、對電網沖擊小等優點，且啟動曲線可根據現場實際工況調整，從而減少啟動時運輸機的沖擊力，降低對運輸機械的損害，延長了運輸機械的使用壽命。直接啟動時，它具有磁力啟動器的全部功能，即真空接觸器能啟動和分斷各種情況下的電機負荷，隔離開關具有換向和分斷電機負荷的能力，保護控制器具有短路、過載、斷相、漏電閉鎖的電機綜合保護功能。

本裝置適用于煤礦井下膠帶運輸機大中型驅動設備軟啟動/直接啟動，廣泛用于老產品的軟啟動/直接啟動的改造和新產品的軟啟動/直接啟動設計。

2.2 型號組成及其代表意義

2.3 技術特性

額定電壓：660V、1 140V；額定電流：400A、315A；電流系數K（最大允許啟動電流倍數）：8倍以下可調；啟動時間：可調（最大60S）；啟動沖擊次數：0～20次；防爆型式：隔爆兼本質安全型“Exd[ib]Ⅰ”；工作制：反復短時或長期；冷卻方式：自然冷卻；符合煤炭企業標準MT/T 943-2005《礦用低壓交流軟啟動器》。

2.4 工作特性

QJR-400（315）/1140（660）Z型交流軟啟動器是以反并聯的三組大功率晶閘管作為軟開關，其核心部件是采用軟啟動及保護控制器。它由電流反饋作為閉環組成調節系統來控制大功率晶閘管元件，在電動機的啟動過程中，控制器可按用戶要求預設的曲線對電動機進行自動控制，并保證啟動加速度控制在0.1m/ s2≤a≤0.3m/s2范圍內，使其平滑可靠地完成啟動過程。當電動機啟動過程完成后，由軟啟動及保護控制器控制交流接觸器吸合，短接所有的晶閘管，使電動機直接投入電網全壓運行。

軟起動及保護控制器還兼有電機綜合保護功能，它和隔離換相開關、真空接觸器組成磁力啟動器功能。當軟啟動故障時，將旋鈕“直起/軟起”置于“直起”位置，它就具有完備磁力啟動器功能，對電機具有短路、過載、電壓斷相、電流斷相、漏電閉鎖保護功能。

軟啟動及保護控制器同時能提供12V/23mA的本安電源，能夠進行遠控和多機通訊。QJR-400（315）/1140（660）型軟啟動器，正常工作為交流軟啟動器完成啟動功能，磁力啟動器完成分斷功能。

本啟動器可以用于多臺電機驅動的場合，從機始終跟隨主機的指令工作。

3 應用軟啟動器帶來的經濟效益和社會效益

3.1 經濟效益分析

（1）采用新的技術按預定技術改造方案組織措施完成，比傳統的施工方案工期減少240小時，節約工時費用17萬元，多出原煤9.6萬t。

（2）機電事故率由原來的3%降低到現在的0.3%左右，材料費用由原來的月平均17 000元降低到現在的2 000元。

采用QJR-400（315）/1140（660）型軟啟動器控制帶式輸送機維修量小，使用壽命長，每年可節約維修費用約2.5萬元。由兩部大功率帶式輸送機帶取代了原四部小功率帶式輸送機，省去兩部部機頭設備固定安裝，減少5臺減速機，4個傳動滾筒，5臺電機，多臺饋電開關等，節約設配成本約20萬元。因減少檢修時間為礦挽回經濟損失93 800元。按原煤單位成本300元/t，原煤綜合售價470元/t（原煤綜合售價-原煤單位成本）×影響出煤噸數即（470-300）×1 340=93 800元。

3.2 社會效益分析

此次技術改造方案施工進度快，大大減輕了職工施工強度，簡化了設配流程，減少搭接損耗，職工作業環境膠帶輸送機的維護量減少了，使用壽命延長，為礦節約了檢修時間和材料的投入，減少了生產成本，改善了戊組主膠帶運輸出煤系統，提高原煤輸送效率，提高了個人的人身安全的可靠性，提供了實踐經驗，其推廣價值和社會效益顯著。

4 結束語

隔爆兼本質安全型軟啟動器技術的應用具有節能、啟動平穩運行可靠、使用壽命長等特性，既有良好的經濟效益又有良好的社會效益。

TM573

A

1003-5168(2014)03-0035-02