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(chǔ)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(fù)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(yīng)用前景。

【關(guān)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(shè)備普及與新技術(shù)的應(yīng)用，在井下和地面生產(chǎn)系統(tǒng)中廣泛使用的膠帶運輸設(shè)備性能也在不斷提升，膠帶輸送機的承載物料比較均勻，負(fù)荷相對穩(wěn)定，運行工作環(huán)境比采掘設(shè)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(rèn)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(shè)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(shè)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(shè)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(guān)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(guān)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(rèn)識了解、擴大推廣應(yīng)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(fù)載的慣性較大、起動時間過長時，可能使電機過電流開關(guān)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(fù)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(fù)載力矩的設(shè)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(shè)備投資相對高些，軟起動器不僅具備皮帶運輸設(shè)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(shè)定自行控制項，并保證起動器平滑可靠地完成起動過程。當(dāng)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(shè)置遠(yuǎn)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(dǎo)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(dāng)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(dāng)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(zhǔn)作反時限熱保護設(shè)置輕載、標(biāo)準(zhǔn)、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(dāng)電源電壓高于額定值的120%，或當(dāng)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(dāng)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(shè)置，先校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)運行的額定電流再校準(zhǔn)起動電流。其他保護功能參數(shù)校準(zhǔn)保護設(shè)置與之相同。

由于軟起動器是一新研發(fā)的大功率控制設(shè)備，技術(shù)培訓(xùn)有待跟上設(shè)備的更新，在工作實踐中，安裝使用前應(yīng)進行系統(tǒng)原理性的培訓(xùn)，對照實物讓相關(guān)技術(shù)人員、檢修工有指導(dǎo)性地反復(fù)練習(xí)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(xí)操作方法、參數(shù)的設(shè)定與調(diào)試，參數(shù)設(shè)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(xí)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(shù)人員詳細(xì)分析，根據(jù)出廠說明書，人為設(shè)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(zé)任編輯：張濤]